多元调控因子在4-硝基酚分解代谢中的作用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670107
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The ever-increasing pollutants have caused devastating damage to the natural environment and mankind. It is of significance to study the microbial degradation of environmental pollutants as well as the transcriptional regulation for such process, as it will certainly help us understand better how microbes adapt to the polluted-environment and also improve their bioremediation capacity. Pseudomonas strain WBC-3 metabolizes the environmental priority pollutant para-nitrophenol (PNP) via hydroquinone and the enzymes involved in the PNP catabolism are located on three different operons. Our previous study revealed that, in addition to the LysR-type PnpR, an extra transcriptional regulator was probably also involved in the PNP catabolism in this strain. Now we have demonstrated that, like PnpR, a pnpM-encoded LysR-type regulator was also necessary for the growth of this strain. By using approaches including EMSA, DNaseI foot printing and ChIP, this proposed project is to conduct a comprehensive and systematic research on the regulation of PNP degradation at biochemical and physiological levels, particularly aiming to identify the transcriptional regulators in the catabolism of PNP and the catabolic intermediate hydroquinone respectively, as well as their regulatory mechanisms and possible interaction between regulators PnpR and PnpM in vitro and in vivo. This will illustrate an example of the involvement of multiple regulators in controlling the same catabolic operon, and will also help reveal the molecular mechanisms underlying microbial adaptive evolution in the PNP catabolism.
日益增长的污染物给环境和人类带了严重的破坏,研究微生物对其降解及调控,对认识微生物如何适应污染物以及提高其生物修复的能力具有重要意义。假单胞菌WBC-3经对苯二酚代谢环境优先污染物4-硝基酚,其编码代谢的基因簇位于3个不同的操纵子上。本课题组前期研究表明除了LysR家族的PnpR外,该菌株中另一个LysR家族蛋白PnpM也可能参与该代谢途径的调控。因此本项目拟通过包括EMSA、DNaseI 足迹、甲醛交联及染色质免疫沉淀等研究手段,在体内和体外研究PnpM参与调控4-硝基酚的代谢机理,以及它与PnpR之间可能的相互作用,从而在分子生物学、生物化学和生理代谢等水平上完整地阐述WBC-3菌株中4-硝基酚经由对苯二酚代谢途径的转录调控机制,并揭示多元调控因子协同调控同一代谢操纵子的机理。这对于进一步阐明微生物分解代谢硝基酚污染物的调控机理及其适应性进化机制具有重要意义。

结项摘要

假单胞菌WBC-3利用4-硝基酚(PNP)生长,且通过对苯二酚(HQ)降解PNP。LysR家族调控蛋白PnpR参与调控三个操纵子pnpA、pnpB和pnpCDEFG。但当启动子突变之后,发现负责PNP下游代谢的pnpCDEFG的启动子活力与上游代谢的pnpA、pnpB表现明显不同。在2-氯-4-硝基酚(2C4NP)诱导下,PNP代谢调控蛋白PnpR不能激活基因pnpA和pnpB转录,继而限制菌株WBC-3利用2C4NP生长。本研究通过基因敲除,实时定量PCR,凝胶阻滞实验,DNase I足迹分析等一系列体内和体外实验揭示了调控蛋白PnpM参与调控PNP的下游代谢机理,以及它与PnpR之间可能的相互作用。从而证明了PnpM参与操纵子pnpCDEFG的调控。又通过定向进化手段获得了可以利用2C4NP生长的变异菌株假单胞菌WBC-3M,发现基因pnpR的第6位密码子发生错义突变继而导致半胱氨酸取代丝氨酸,生成突变体PnpRS6C;其以接近组成型形式激活基因pnpA和pnpB 的启动子进行转录且PNP或2C4NP能提高其诱导基因转录的能力1-2倍。PnpRS6C和PnpR都只能在PNP诱导下激活对苯二酚降解途径编码基因pnpCDEFG转录;调控蛋白PnpM能够同时响应PNP或者2C4NP诱导去激活基因pnpC(代表操纵子pnpCDEFG)转录。.同时还开展了4-硝基酚类似物2-溴-4-硝基酚(2B4NP)和4-氯-2-硝基酚(4C2NP)的微生物代谢研究。2B4NP被用于合成杀虫剂和细胞毒素抑制剂,其对水生生物有毒害。贪铜菌NyZ375能以2B4NP作为唯一碳源、氮源和能源生长。2B4NP单加氧酶BnpAB催化2B4NP生成 2-溴-对苯二酚(BHQ,63%)和1, 2, 4-苯三酚(BT,37%)。1, 2, 4-苯三酚1,2-双加氧酶BnpC催化1,2,4-苯三酚氧化开环形成马来酰乙酸,最终进入三羧酸循环。2B4NP是一种毒性较强的异生物质,是多种农药及医药的合成前体物质。在其他碳源存在的情形下,贪铜菌NyZ417能够利用4C2NP作为唯一的氮源进行生长。单加氧酶OnpANyZ417催化4C2NP经历单加氧反应生成4-氯邻苯二酚(4CC)。上述研究结果完善了微生物代谢PNP调控机的制理解并阐明了微生物对PNP类似物2B4NP和4C2NP的代谢机理。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A two-component monooxygenase initiates a novel 2-bromo-4-nitrophenol catabolic pathway in newly isolated Cupriavidus sp. strain NyZ375
在新分离的 Cupriavidus sp. 中,双组分单加氧酶启动了一种新型 2-bromo-4-硝基苯酚分解代谢途径。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yang-Yang Li;Hong Liu;Ying Xu;Ning-Yi Zhou
  • 通讯作者:
    Ning-Yi Zhou
PnpM, a LysR-type transcriptional regulator activates the hydroquinone pathway in para-nitrophenoldegradation in Pseudomonas sp strain WBC-3
PnpM 是一种 LysR 型转录调节因子,可激活假单胞菌 WBC-3 菌株对硝基苯酚降解过程中的对苯二酚途径
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in Microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Jin-Pei Wang;Wen-Mao Zhang;Hong-Jun Chao;Ning-Yi Zhou
  • 通讯作者:
    Ning-Yi Zhou
Single point mutation in the transcriptional regulator PnpR renders Pseudomonas sp. strain WBC-3 capable of utilizing 2-chloro-4-nitrophenol
转录调节因子 PnpR 中的单点突变导致假单胞菌 (Pseudomonas sp.)。
  • DOI:
    10.1007/s11214-020-00712-8
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Shi-Kai Deng;Wen-Mao Zhang;Jin-Pei Wang;Yi-Zhou Gao;Ying Xu;Ning-Yi Zhou
  • 通讯作者:
    Ning-Yi Zhou
The genetic determinants of 4-chloro-2-nitrophenol degradation in Cupriavidus sp. strain NyZ417
Cupriavidus sp. 4-氯-2-硝基苯酚降解的遗传决定因素。
  • DOI:
    10.1016/j.ibiod.2020.105170
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Shi-Kai Deng;Ning-Yi Zhou
  • 通讯作者:
    Ning-Yi Zhou

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其他文献

嗜盐古菌Haloferax volcanii WFD11中龙胆酸1,2-双加氧酶HagA的研究
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.170168
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巩红云;周羽;许楹;周宁一
  • 通讯作者:
    周宁一
三氯卡班降解菌株Sphingomonas sp.YL-JM2C中多个邻苯二酚双加氧酶的功能
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.170100
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李朔;许楹;周宁一
  • 通讯作者:
    周宁一
三氯卡班降解菌株Sphingomonas sp.YL-JM2C中多个邻苯二酚双加氧酶的功能
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.170100
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李朔;许楹;周宁一
  • 通讯作者:
    周宁一
中国东海和南海海域可培养烃类降解细菌的筛选及功能
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.180685
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程晓宇;刘伟伟;许楹;周宁一
  • 通讯作者:
    周宁一
嗜盐古菌Haloferax sp.D1227中超氧化物歧化酶功能鉴定及其增强细菌耐盐性的研究
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.180231
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯莉;许楹;周宁一
  • 通讯作者:
    周宁一

其他文献

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周宁一的其他基金

新型环境污染物二甲双胍的微生物分解代谢及其调控的研究
  • 批准号:
    32230001
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    263 万元
  • 项目类别:
甲烷厌氧氧化古菌(ANME)芳烃代谢潜能的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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  • 批准号:
    31870084
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
侧孢短芽孢杆菌经龙胆酸分解代谢4-羟基苯甲酸及其NIH迁移的分子机理研究
  • 批准号:
    31470158
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    90.0 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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  • 财政年份:
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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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