解脂亚洛酵母代谢网络异位重构强化alpha-酮戊二酸积累

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31171638
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    64.0万
  • 负责人：
    堵国成
  • 依托单位：
    江南大学
  • 学科分类：
    C2003.食品微生物学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

代谢工程改造获得高产菌株最常用的做法是直接过量表达目标途径上的酶，这往往导致途径中酶的表达水平比自然存在的任何途径中的都高，但过高的表达量不但造成胞内原料的浪费，抑制其它途径的正常运行，最终限制目标产物的高效生产。因此，如何通过改变关键酶的调控提高其催化效率，以实现在正常表达水平下仍能保证生化反应以较高的速率进行，是解决这一问题的核心。在真核微生物中，中心代谢途径中的许多反应通过不同的同工酶分别在胞质和线粒体中进行，且受不同的代谢机制的调控。本研究依据在解脂亚洛酵母生产alpha-酮戊二酸所涉及的关键基因在胞质和线粒体中的同工酶所受调控的细胞区域特异性差异，通过消除定位前导肽，在胞质中重构alpha-酮戊二酸合成途径，并结合适当的辅因子调控机制，在强化alpha-酮戊二酸积累的基础上，研究与其积累相关的碳、氮代谢流和辅因子代谢相关的调控机制。将为相关的真核微生物代谢工程研究提供崭新的思路。

结项摘要

代谢工程改造获得高产菌株最常用的做法是直接过量表达目标途径上的酶，这往往导致途径中酶的表达水平比自然存在的任何途径中的都高，但过高的表达量不但造成胞内原料的浪费，抑制其它途径的正常运行，最终限制目标产物的高效生产。因此，如何通过改变关键酶的调控提高其催化效率，以实现在正常表达水平下仍能保证生化反应以较高的速率进行，是解决这一问题的核心。在真核微生物中，中心代谢途径中的许多反应通过不同的同工酶分别在胞质和线粒体中进行，且受不同的代谢机制的调控。本研究依据在解脂亚洛酵母生产α-酮戊二酸所涉及的关键基因在胞质和线粒体中的同工酶所受调控的细胞区域特异性差异，通过消除定位前导肽，在胞质中重构α-酮戊二酸合成途径，并结合适当的辅因子调控机制，在强化α-酮戊二酸积累的基础上，研究与其积累相关的碳、氮代谢流和辅因子代谢相关的调控机制。在项目实际执行过程中，由于受到解脂亚洛酵母基因操作体系的限制，仅实现了对少数代谢途径关键基因的异位重构，未能实现更为复杂的多个关键基因的同时异位重构。在此基础上，针对解脂亚洛酵母不同细胞区间的辅因子代谢过程进行了进一步的调控，阐明了不同细胞区间代谢关键酶和辅因子的调控对于α-酮戊二酸和碳中心代谢途径调控的关键作用机制。相关研究成果发表研究论文10篇，其中SCI论文6篇；申请中国发明专利4项，授权3项，其中1项获得2014年中国发明专利金奖；相关研究成果转让至2家国内生物技术企业进行工业化生产，作为重要组成部分获得2015年国家技术发明奖二等奖。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
离子交换法纯化α-酮戊二酸
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    食品与生物技术学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李江华;刘龙;堵国成;陈坚
  • 通讯作者：
    陈坚
基于细胞代谢调控的α-酮戊二酸发酵过程放大
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    工业微生物
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余宗钟;堵国成;陈坚;周景文
  • 通讯作者：
    周景文
One-step production of alpha-ketoglutaric acid from glutamic acid with an engineered L-amino acid deaminase from Proteus mirabilis
使用来自奇异变形杆菌的工程 L-氨基酸脱氨酶从谷氨酸一步生产 α-酮戊二酸
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Biotechnology
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Shin, Hyun-dong;Li, Jianghua;Du, Guocheng;Chen, Jian
  • 通讯作者：
    Chen, Jian
强化乙酰辅酶A供给对解脂亚洛酵母产α-酮戊二酸的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    工业微生物
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    殷晓霞;堵国成;陈坚;周景文
  • 通讯作者：
    周景文
Enhanced alpha-ketoglutaric acid production in Yarrowia lipolytica WSH-Z06 by regulation of the pyruvate carboxylation pathway
通过调节丙酮酸羧化途径增强解脂耶氏酵母 WSH-Z06 的 α-酮戊二酸产量
  • DOI：
    10.1007/s00253-012-4192-z
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Madzak, Catherine;Du, Guocheng;Zhou, Jingwen;Chen, Jian
  • 通讯作者：
    Chen, Jian

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其他文献

肝素硫酸转移酶优化表达及其在动物源肝素硫酸化中的应用
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    康振
一株具有藻毒素清除功能的干酪乳杆菌细胞高密度发酵条件优化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    工业微生物
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    陈坚
微生物谷氨酰胺转胺酶的表达及分子改造研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    生物工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘松;张东旭;堵国成;陈坚
  • 通讯作者：
    陈坚
融合自组装双亲短肽提高碱性果胶酶热稳定性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    食品与发酵工业
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘松;汪明星;堵国成;陈坚
  • 通讯作者：
    陈坚
酿酒酵母乙酰辅酶A合成代谢对其生理代谢的影 响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    微生物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周景文;陈坚;史仲平;堵国成;刘立明;陈孚江
  • 通讯作者：
    陈孚江

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堵国成的其他基金

基于毕赤酵母群体响应系统的代谢网络调控与乳铁蛋白高效合成
  • 批准号：
    32270096
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    54.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目
基于毕赤酵母群体响应系统的代谢网络调控与乳铁蛋白高效合成
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
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    面上项目
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  • 批准号：
    31870069
  • 批准年份：
    2018
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
基于GlcNAc6P特异性磷酸酶定向筛选与进化的N-乙酰氨糖生物合成研究
  • 批准号：
    31671845
  • 批准年份：
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  • 批准号：
    30770055
  • 批准年份：
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    面上项目
用于生物合成谷胱甘肽的ATP再生系统的高效运行机制
  • 批准号：
    20376030
  • 批准年份：
    2003
  • 资助金额：
    22.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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相似海外基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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