动态代谢组指导的冰城链霉菌米尔贝霉素关键代谢途径改造

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772242
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1407.植物保护新技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Milbemycins produced by Streptomyces species is a class of important agricultural antibiotics with high effectivity, low toxicity, and environmental protection. Hence, it is urgent to improve the production of milbemycins to meet the requirements of extensive application for large crops. Streptomyces bingchenggensis is a good producer of milbemycins screened by our team, and it has been completed the whole genome sequencing. In this project, we will carry out the basic researches of synthetic biology about the dynamic metabolome guided engineering of key metabolic pathways for milbemycins biosynthesis in Streptomyces bingchenggensis. First, dynamic metabolome analysis will be used for the systematic identification of the key targets (intracellular metabolites) influencing the productions of milbemycins from the global view of cell metabolism of Streptomyces bingchenggensis. Then, the critical biosynthetic pathways of these targets will be de novo designed and reconstructed with the genetic tools, such as promoters and insulators. Finally, an efficient experimental scheme to coordinate different reconstructed metabolic pathways will be designed by the central composite designs, and then a non-linear multiple regression model will be built by response surface methodology, which helps to determine the optimal transcription level of each crucial metabolic pathway, and further guide the promoter selection to enable the optimal coordination of key metabolic pathways. This project will not only deepen the recognition of important metabolic mechanisms of biosynthesis of milbemycins in Streptomyces bingchenggensis, but also provide a rational guidance for production improvement of milbemycins. This will further help us to obtain the high-yield Streptomyces bingchenggensis strains, which will lay an important foundation for the production improvement and further industrialization of milbemycins.
米尔贝霉素是由链霉菌产生的重要农用抗生素,因此,迫切需要进一步提高米尔贝霉素产量以推广其在大型作物中的应用。本项目拟以本课题组完成全基因组测序的冰城链霉菌为研究对象,开展动态代谢组指导的冰城链霉菌米尔贝霉素生物合成关键代谢途径改造的基础研究。首先,利用动态代谢组学在冰城链霉菌全局代谢水平上,鉴定影响米尔贝霉素产量的关键代谢靶点;然后,利用链霉菌启动子、绝缘子等表达控制元件,重构关键代谢靶点的生物合成途径;最后,针对适配多条关键代谢途径设计中心复合试验,通过响应面分析建立多元非线性回归模型,模拟菌株产量最高时各关键代谢途径的最佳转录水平,进而指导选择合适强度的启动子控制相应代谢途径的转录,实现对关键代谢途径的最优化适配。本项目能够促进对冰城链霉菌米尔贝霉素生物合成关键代谢机制的深入认识,并为提高米尔贝霉素产量提供理性指导,将为进一步获得高产工程菌株,实现米尔贝霉素产业化奠定重要的研究基础。

结项摘要

米尔贝霉素是由链霉菌产生的重要农用天然产物,迫切需要进一步提高工程菌株的米尔贝霉素产量以推广其在农业领域中的应用。冰城链霉菌是本实验室筛选得到的一株优良米尔贝霉素产生菌。为了高效构建米尔贝霉素高产工程菌,本项目拟利用比较代谢组学手段,鉴定影响冰城链霉菌米尔贝霉素生物合成的关键靶点;进一步,通过建立代谢途径的适配策略对关键靶点进行优化改造,实现米尔贝霉素生物合成途径的优化与菌株产量的提高。.聚焦该任务,本项目建立了冰城链霉菌动态代谢组学分析方法,基于比较代谢组学数据,鉴定了多个影响米尔贝霉素生物合成的关键代谢靶点;建立了链霉菌工程改造自调控策略,实现了米尔贝霉素高效生物合成途径的构建与菌株产量的显著提高。.本研究不仅获得了米尔贝霉素高产工程菌,也获得了放线菌天然产物农药高产工程菌构建所必需的合成生物学元件、方法与策略,形成了具有自主知识产权的放线菌天然产物农药高产菌研发平台,这将为其他天然产物药物高产工程菌开发提供重要支撑。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
An Autoregulated Fine-Tuning Strategy for Titer Improvement of Secondary Metabolites Using Native Promoters in Streptomyces
使用链霉菌天然启动子提高次级代谢产物滴度的自动调节微调策略
  • DOI:
    10.1021/acssynbio.7b00318
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    ACS SYNTHETIC BIOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Li, Shanshan;Wang, Junyang;Wang, Weishan
  • 通讯作者:
    Wang, Weishan
Harnessing the intracellular triacylglycerols for titer improvement of polyketides in Streptomyces
利用细胞内三酰甘油提高链霉菌中聚酮化合物的效价。
  • DOI:
    10.1038/s41587-019-0335-4
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    NATURE BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    46.9
  • 作者:
    Wang, Weishan;Li, Shanshan;Zhang, Lixin
  • 通讯作者:
    Zhang, Lixin
Mining and fine-tuning sugar uptake system for titer improvement of milbemycins in Streptomyces bingchenggensis
挖掘和微调冰城链霉菌糖摄取系统以提高米尔倍霉素效价
  • DOI:
    10.1016/j.synbio.2020.07.001
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    SYNTHETIC AND SYSTEMS BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Jin, Pinjiao;Li, Shanshan;Xiang, Wensheng
  • 通讯作者:
    Xiang, Wensheng
Mining and engineering exporters for titer improvement of macrolide biopesticides in Streptomyces.
采矿和工程出口商提高大环内酯类生物农药在链霉菌中的效价
  • DOI:
    10.1111/1751-7915.13883
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Microbial biotechnology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chu L;Li S;Dong Z;Zhang Y;Jin P;Ye L;Wang X;Xiang W
  • 通讯作者:
    Xiang W
Polyketide pesticides from actinomycetes
放线菌聚酮化合物农药
  • DOI:
    10.1016/j.copbio.2021.05.006
  • 发表时间:
    2021-06-01
  • 期刊:
    CURRENT OPINION IN BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Li, Shanshan;Yang, Bowen;Zhang, Lixin
  • 通讯作者:
    Zhang, Lixin

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其他文献

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  • 通讯作者:
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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

        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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