改造铁氧还蛋白-NADP还原酶用于构建光驱动的非天然辅酶还原体系

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21708003
  • 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:
    B0705.生物合成化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Light driving cofactor reduction will improve economical efficiency of biomanufacture. Cyanobacterium derived ferredoxin-NADP reductase (FNR) efficiently generates NADPH by transferring electron, however, the follow-up energy transmission is not pathway selective. The bioorthogonal redox metabolic circuits was constructed based on non-natural cofactor nicotinamide cytosine dinucleotide (NCD), which can transfer energy pathway-selectively. But it uses phosphite as electron donor, which is expensive and toxic. The project intends to obtain NCD specific FNR mutant (FNR*) based on series of NCD specific modules, and analysis of sequence and structure related to cofactor specificity. The mutagenesis will be carried out based on rational design according to sequence and structure information of FNR, and then be screened from “hot-site screening” libraries or site saturation mutagenesis libraries. The light driving reducion system for non-natural redox cofactor will be constructed on the basis of FNR*. And the performance of the system will be evaluated by assembling bioorthogonal redox metabolic circuits, which supply NCDH selectively for NCD specific oxidoreductase mutant catalyzing production of building block chemicals. The light driving NCD specific reducing system will generate pathway specific [H] efficiently and economically, which will facilitate efficiency, economy and controllability of biomanufacture.
利用光能驱动产生还原力,可提高生物制造的经济性。蓝细菌光合系统的铁氧还蛋白-NADP还原酶(FNR)可高效接收电子,产生NADPH,但难以途径选择性传递还原力。申请人组装了基于非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD)的生物正交氧化还原代谢电路,可选择性传递还原力,但其终端电子供体为亚磷酸,成本高、有弱毒性。本项目拟基于前期获得的一系列NCD特异的模块,及对FNR辅酶特异性相关序列和结构的分析,对FNR进行理性设计,利用“热点快速筛查”及饱和突变等蛋白改造策略,获得高活性及特异性还原NCD的突变型FNR(FNR*),构建基于FNR*的光驱动非天然辅酶还原体系,用于组装依赖于NCD的生物正交代谢电路,为NCD特异的突变型氧化还原酶提供还原力,推动平台化学品合成,测试代谢电路性能。构建光驱动的NCD还原体系,提供高效、廉价,且可选择性传递的还原力,将提高光驱动生物制造的效率、经济性及可控性。

结项摘要

降低蓝细菌光合系统铁氧还蛋白-NADP还原酶(FNR)的辅酶特异性,使特异性还原NADP的FNR可还原NAD或非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD),可提高光能驱动产生还原力在生物制造中的应用效率,提高生物制造的经济性。本项目组通过对FNR辅酶特异性相关序列和结构的分析,对FNR进行理性设计,利用“热点快速筛查”及饱和突变等蛋白改造策略,获得了可还原NAD的FNR突变型。在此基础上,结合前期获得的一系列NCD特异性突变型的突变方式,对FNR进行理性突变,筛选到了高效还原NCD的突变型FNR。构建了高效辅酶转运系统和基于突变型FNR的咖啡酸生产工程菌,将还原力高效传递到咖啡酸生产途径,提高了咖啡酸生产效率。本项目的研究结果对于构建光驱动的高效还原体系,提高还原力依赖型生物制造的效率、经济性及可控性具有重要的意义。

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(0)
Protein scaffold optimizes arrangement of constituent enzymes in indigoidine synthetic pathway to improve the pigment production
蛋白质支架优化靛蓝苷合成途径中组成酶的排列,以提高色素产量
  • DOI:
    10.1007/s00253-020-10990-5
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang Lei;Sun Yue;Lv Di;Liu Bin;Guan Yuekai;Yu Dayu
  • 通讯作者:
    Yu Dayu
Escherichia coli Strain Designed for Characterizing in Vivo Functions of Nicotinamide Adenine Dinucleotide Analogues
设计用于表征烟酰胺腺嘌呤二核苷酸类似物体内功能的大肠杆菌菌株
  • DOI:
    10.1021/acs.orglett.9b00935
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organic Letters
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang Lei;Liu Bin;Liu Yuxue;Sun Yue;Liu Wujun;Yu Dayu;Zhao Zongbao K
  • 通讯作者:
    Zhao Zongbao K

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其他文献

YBCO带材有限元细化模型电磁应力研究
  • DOI:
    10.16711/j.1001-7100.2019.07.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    低温与超导
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    营娟;王晖;王磊;王秋良;王耀辉;牛超群
  • 通讯作者:
    牛超群
油菜勺式精量穴播排种器设计与试验
  • DOI:
    10.6041/j.issn.1000-1298.2020.06.005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张青松;余琦;王磊;廖宜涛;王迪;廖庆喜
  • 通讯作者:
    廖庆喜
留膜留茬免耕栽培对旱地春玉米耗水特性、产量及品质的影响
  • DOI:
    10.13304/j.nykjdb.2018.0128
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张建军;马明生;樊廷录;赵刚;党翼;王磊;李尚中
  • 通讯作者:
    李尚中
气送式油菜播种机集排器供种装置设计与试验
  • DOI:
    10.6041/j.issn.1000-1298.2021.02.007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王磊;廖宜涛;廖庆喜;齐天翔;张青松;王宝山
  • 通讯作者:
    王宝山
钩锥化学成分研究(Ⅰ)
  • DOI:
    10.13863/j.issn1001-4454.2019.08.015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中药材
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王亚凤;何瑞杰;颜小捷;王磊;李典鹏;黄永林
  • 通讯作者:
    黄永林

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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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