模式硅藻三角褐指藻支链氨基酸的代谢路径研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800302
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0208.植物资源保护与利用
  • 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

Diatoms are the major primary producer and believed to be responsible for 40% of the total carbon fixation in the oceans. More importantly, under certain circumstances, some diatoms can store carbon and energy in the form of lipids (predominantly triacylglycerols [TAGs]), suggesting the possibility of cultivating diatoms for biodiesel production. Phaeodactylum tricornutum is one of the most widely utilized model systems for studies on ocean diatoms. Recently we have found that branched-chain amino acids (BCAAs) degradation contributes to TAGs accumulation in P. tricornutum, but valine (Val) and isoleucine (Ile) degradation pathways are not clear. Based on the genomic data of sequenced organisms, we find that most of the photosynthetic organisms have no methylmalonyl-CoA epimerase (MCEE) encoding gene, besides green algae and higher plants don’t have methylmalonyl-CoA mutase (MCM) encoding gene. Therefore, it is impossible for propionyl-CoA, degradation product of Ile and Val, to use propionyl-CoA carboxylase to produce succinyl-CoA and enter the TCA cycle. It was indicated that catabolism of Val takes place first through conversion to leucine (Leu) in Arabidopsis thaliana and P. tricornutum. Photosynthetic organisms can synthesize BCAAs de novo and their degradation may also be related with each other, which is different from the pathway in metazoan. HIBCH, the 3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase encoding gene involved in the Ile and Val degradation, will be knockouted or overexpressed in P. tricornutum, to interpret its function. According to the results of the gene expression profile, enzyme activity and metabolite analysis in the mutants, the pathway of BCAAs metabolism in diatom will be proposed with an attempt to provide candidate genes for improving oil yield in this diatom.
硅藻占海洋固碳量的40%,同化产物主要是油,被认为是优质的生物柴油原料。三角褐指藻是硅藻研究的模式种,以其为对象,本实验室发现支链氨基酸(BCAA)降解对硅藻油脂积累有重要贡献,但具体路径尤其是缬氨酸(Val)和异亮氨酸(Ile)降解路径尚不清楚。基于已测序生物的基因组数据,我们发现绝大多数光合生物无甲基丙二酰CoA消旋酶基因,绿藻和高等植物还无甲基丙二酰CoA变位酶基因,使得Ile和Val降解产生的丙酰辅酶A不能经由琥珀酰辅酶A进入三羧酸循环。对拟南芥及三角褐指藻的研究表明Val降解主要经由亮氨酸进行。与后生动物各自独立的路径不同,光合生物自身能合成BCAA,其降解也可能相互联系。本研究拟通过对涉及在Ile和Val降解路径的关键基因3-羟基异丁酰CoA水解酶的功能研究,根据基因表达谱、酶活及代谢组分析结果,揭示硅藻乃至光合生物BCAA代谢路径,应用上为操控BCAA降解提高油含量提供依据。

结项摘要

硅藻占海洋固碳量的40%,同化产物主要是油,被认为是优质的生物柴油原料。三角褐指藻是硅藻研究的模式种,以其为对象,本实验室发现支链氨基酸(BCAA)降解对硅藻油脂积累有重要贡献,但具体路径尤其是缬氨酸(Val)和异亮氨酸(Ile)降解路径尚不清楚。本研究通过对涉及在Ile和Val降解路径的关键基因3-羟基异丁酰CoA水解酶(HIBCH)进行敲除或过量表达并进行详细的表型分析,发现HIBCH过量表达对外源BCAAs的利用和外源BCAAs为唯一氮源培养条件下的生物量和细胞中性脂积累无影响,HIBCH基因敲除显著影响了藻细胞对外源Ile和Val的利用速率,三种BCAAs为氮源培养时HIBCH基因敲除藻株的生物量都受到明显抑制,细胞内中性脂的积累都显著增加。基因表达和代谢组分析发现,HIBCH基因敲除不仅仅阻碍了Ile的降解,还影响了其他两种BCAAs的代谢,并且对细胞内多种物质的代谢都有影响,改变了细胞内的碳氮分配,使更多碳骨架流向了中性脂(主要是TAGs)的合成。硝酸盐和蛋白胨组合氮源的使用对于硅藻在生物柴油生产方面有实践意义。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Amino Acid Catabolism During Nitrogen Limitation in Phaeodactylum tricornutum.
三角褐指藻氮限制期间的氨基酸分解代谢
  • DOI:
    10.3389/fpls.2020.589026
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Pan Y;Hu F;Yu C;Li C;Huang T;Hu H
  • 通讯作者:
    Hu H

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

塔里木盆地玉北地区玉东3断裂带构造转换特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    现代地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳勇;杨勇;张旭光;潘玉芳
  • 通讯作者:
    潘玉芳
塔里木盆地玉北冲断带分期活动特征及其控油气作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国矿业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭颖;张旭光;潘玉芳;赵彬彬
  • 通讯作者:
    赵彬彬

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码