新金色分枝杆菌转化植物甾醇合成二去甲胆烯醛的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800034
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Bisnorcholenaldehyde (BA) is an important intermediate for the synthesis of some steroid hormone drugs, like progesterone. In our previous researches, Mycobacterium neoaurum strain DW01 that could biotransform the low-cost phytosterol to BA was isolated. The biosynthesis pathway of BA from phytosterol can be separated into the modification of steroid ring and the degradation of side chain. According to the previous studies, the mechanism of steroid ring modification was clear, while the process for how the side-chain of phytosterol was biodegraded to the side-chain of BA was still unknown. In this study, the pathway and key genes for BA biosynthesis in M. neoaurum DW01 will be speculated in theory, by genome and transcriptome sequencing, as well as the characterization of the strains on biodegradation of steroids with different types of side-chain. Subsequently, in order to experimentally understand the functions of theoretically speculated key genes in the BA biosynthesis pathway, the effects of single or multiple deletions or expressions of speculated gene on the steroid biodegradation of M. neoaurum DW01 will be investigated and the properties of enzymes coded by the genes will be characterized. After the understanding of the BA biosynthesis pathway, multiple strategies on metabolic engineering and fermentation optimization will be employed to enhance the BA production in M. neoaurum DW01.
二去甲胆烯醛(Bisnorcholenaldehyde,BA)是黄体酮等甾体药物合成的优良中间体。本项目前期筛选得到能以廉价易得的植物甾醇为原料合成BA新金色分枝杆菌(Mycobacterium neoaurum)DW01。生物转化植物甾醇合成BA的过程可分为母核修饰和侧链降解两部分,目前母核修饰机制较明确,而侧链降解机制尚不清晰。本项目拟将M. neoaurum DW01基因组和转录组数据与该菌对不同侧链类型甾体的降解特征进行综合分析,理论预测BA合成途经和关键基因;对预测的关键基因,通过考察单个或多个基因敲除和表达对M. neoaurum DW01甾体降解特征的影响,及测定基因编码蛋白的酶学性质,实验分析BA合成关键基因和途经;在BA合成途径研究基础上,运用多种策略对菌株进行代谢工程改造和对发酵工艺进行优化,以提高M. neoaurum DW01的BA产量。

结项摘要

本项目以新金色分枝杆菌(Mycolicibacterium neoaurum)DW01为研究对象,探究了M. neoaurum DW01转化植物甾醇合成甾体药物中间体22-羟基-23,24-二去胆甾-4-烯-3-酮(1,4-HBC)的机制和影响因素,建立了该菌的基因编辑方法和工具,并通过基因工程改造和培养条件优化有效提高了1,4-HBC产量。主要结论如下:(1)建立了基于O/W乳化的1,4-HBC发酵体系,该体系可有效提高植物甾醇在液相中的分散和促进1,4-HBC的生物合成;(2)通过不同条件下菌株的发酵特性和转录组分析,梳理推测了1,4-HBC的合成过程和影响因素,结果显示1,4-HBC的合成过程与已报道的胆固醇代谢途径密切相关,并受到辅酶NAD+合成和再生、细胞壁组成和细胞膜壁通透性、乙酰-CoA和丙酰-CoA代谢等因素的影响;(3)基于1,4-HBC代谢过程梳理和转录组分析构建了系列重组菌株,结果显示基因choM2、cyp125、mmpL5-mmpS5、IC40_RS0112640-IC40_RS0112645、greAB和nox的表达可有效提高菌株的1,4-HBC产量;其中IC40_RS0112640-IC40_RS0112645可能与脂质代谢有关,其表达对1,4-HBC产量提升最为显著,达到1.32 g/L;(4)基于同源重组-Cre/loxLR特异位点重组开发了分枝杆菌基因敲除工具,与传统p2NIL/pGOAL19敲除系统相比,可有效减少筛选的工作量和提高敲除效率;(5)探究了1,4-HBC合成过程,提示M. neoaurum DW01中1,4-HBC应该主要是通过羟醛裂解的方式合成的,Ltp3和Ltp4在该过程中具有关键的作用,以及Ltp2、IC40_RS0112640和IC40_RS0112645可能是该过程的重要参与者。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
多糖微量元素络合物的饲料化应用研究进展
  • DOI:
    10.11949/0438-1157.20210253
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志;李彦卿;庄伟;陈震;刘金乐;柳东;赵安琪;吕永坤;熊文龙;许敬亮;应汉杰
  • 通讯作者:
    应汉杰
Mycolicibacterium cell factory for the production of steroid-based drug intermediates
用于生产类固醇药物中间体的分枝杆菌细胞工厂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biotechnology Advances
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Anqi Zhao;Yongkun Lv;Wenlong Xiong;Yamei Li;Md. Asraful Alam;Xiaoqin Zhang;Zhi Wang;Jingliang Xu;Jinle Liu
  • 通讯作者:
    Jinle Liu

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其他文献

定向增发新股长期股东财富效应的实证研究——来自中国上市公司定向增发新股的经验证据
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    章卫东;赵安琪
  • 通讯作者:
    赵安琪
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    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    贵州大学学报(社会科学版)
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  • 通讯作者:
    李燕
老年急性单纯性创伤性脑损伤患者凝血指标与进展性出血性损伤的相关性
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡悦;宋灏哲;陈佳树;梁雨婷;赵安琪;王沐榕;李力卓
  • 通讯作者:
    李力卓
雌激素作用下神经干细胞移植治疗创伤性脑损伤的研究进展
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    10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2020.06.011
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华神经创伤外科电子杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    梁雨婷;胡悦;赵安琪;王沐榕;孙建;李力卓
  • 通讯作者:
    李力卓

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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