组蛋白乙酰化表观修饰对黑曲霉次级代谢基因簇活性的差异调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870024
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Histone epigenetic modification is an important route to regulate microbial secondary metabolism, which is very important for exploring natural product resources. Preliminary study showed that deletion of histone acetyltransferase GcnE in Aspergillus niger, exhibited discrepancy in regulating the activity of different A. niger secondary metabolite (SM) gene clusters (activation or repression). However, the mechanism for GcnE-mediated regulational discrepancy in A. niger secondary metabolism remains unknown. In this study, LC/MS and NMR techniques will be used to characterize the quantity and structures of the newly synthesized secondary metabolites in A. niger GcnE mutants (overexpression mutant and deletion mutant, etc). And the gene clusters for synthesizing these compounds could be identified via gene knockout. Therefore, we could establish the link between the newly produced compounds and their biosynthetic gene clusters in GcnE mutants. This is the first issue we want to address in this study. Then, ATAC-seq and CHIP-seq techniques are used to detect the difference on the transcriptional activity and the histone epigenetic modification mode (acetylation and methylation) of SM gene clusters in GcnE mutants. So we could investigate the relationship between the transcription activity and the epigenetic modification of GcnE-regulated SM gene clusters, and interpret the mechanism on differentially regulating the expression activity of different A. niger SM gene clusters by epigenetic modification. This is the second issue we want to address in this study. Based on the above studies, CRISPR/nCas9 technique could be used for site-specific regulation of A. niger SM gene clusters by epigenetic regulators, to verify the mechanism on differentially regulating the expression activity of different A. niger SM gene clusters by epigenetic modification, and to activate the biosynthesis of abundant SM compounds, which could provide theoretical and technical foundations for drug exploration using A. niger natural bioactive compounds.
组蛋白表观遗传修饰,是调控微生物次级代谢的重要方法,对开发天然产物资源具有重要意义。前期研究发现,敲除组蛋白乙酰化酶GcnE,表现出对黑曲霉不同次级代谢基因簇活性的调控差异(激活或抑制),其机制尚不清楚。本研究利用LC/MS、NMR技术对GcnE突变株(过表达、敲除等)中新代谢产物的结构和产量,进行定性、定量鉴定,并通过基因敲除验证新产物的合成基因簇,建立代谢产物与合成基因簇的关联。同时,利用ATAC-seq、CHIP-seq技术,检测GcnE突变株中次级代谢基因簇的转录活性及组蛋白表观遗传修饰模式(乙酰化、甲基化)的差异,研究基因簇活性与表观遗传修饰的关系,探讨表观遗传修饰对不同基因簇活性的差异调控机制。在此基础上,利用CRISPR/nCas9技术介导表观遗传因子,特异性定点调控基因簇活性,验证表观遗传修饰的差异调控机制并激活产物的合成,为基于天然活性物质的药物研发提供理论和技术支撑。

结项摘要

本项目针对表观遗传修饰对黑曲霉不同基因簇活性的差异调控机制的关键问题,利用LC/MS、NMR、转录组测序、ATAC-seq等技术,完成了以下研究工作:(1)完成了黑曲霉GcnE突变株的构建及转录谱、代谢产物谱分析,基于LC-MS、NMR技术解析了GcnE突变株中新合成的次级代谢产物的结构。(2)对分离到的6个黑曲霉天然产物进行了NMR结构分析,并对首次在黑曲霉中分离到的新化合物nigerpyrone及其同系物pestalamide A的生物合成途径及基因簇进行了预测和功能验证。(3)利用转录组测序技术研究了黑曲霉组蛋白去乙酰化酶对次级代谢产物合成的影响,并利用ATAC-seq技术研究了GcnE突变株次级代谢基因簇组蛋白乙酰化修饰与染色质开放性、基因表达水平之间的关系。(4)构建了基于CRISPR/dCas9技术的黑曲霉次级代谢基因簇特异性定点表观遗传修饰体系,利用组蛋白乙酰化酶P300和GcnE等,实现了对次级代谢产物brevianamide F、fwnA等的合成基因簇的特异性定点表观遗传调控。以上工作为激活黑曲霉丰富的次级代谢基因簇活性、合成更多的活性天然产物奠定了基础,为基于活性天然产物的药物研发提供了理论和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Heterologous Synthesis of Monacolin J by Reconstructing Its Biosynthetic Gene Cluster in Aspergillus niger
通过在黑曲霉中重建Monacolin J生物合成基因簇异源合成Monacolin J
  • DOI:
    10.3390/jof8040407
  • 发表时间:
    2022-04-16
  • 期刊:
    MDPI AG
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zeng Xu;Zheng Junwei;Lu Feifei;Pan Li;Wang Bin
  • 通讯作者:
    Wang Bin
The transcription factor PrtT and its target protease profiles in Aspergillus niger are negatively regulated by carbon sources
黑曲霉中的转录因子 PrtT 及其靶蛋白酶谱受到碳源的负调控
  • DOI:
    10.1007/s10529-020-02806-3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    BIOTECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Huang Lianggang;Dong Liangbo;Wang Bin;Pan Li
  • 通讯作者:
    Pan Li
The histone deacetylases HosA and HdaA affect the phenotype and transcriptomic and metabolic profiles of Aspergillus niger
组蛋白脱乙酰酶 HosA 和 HdaA 影响黑曲霉的表型、转录组和代谢谱
  • DOI:
    10.3390/toxins11090520
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Toxins
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Li Xuejie;Pan Lijie;Wang Bin;Pan Li
  • 通讯作者:
    Pan Li
Efficient genome editing in Aspergillus niger with an improved recyclable CRISPR-HDR toolbox and its application in introducing multiple copies of heterologous genes
使用改进的可回收 CRISPR-HDR 工具箱对黑曲霉进行高效基因组编辑及其在引入异源基因多拷贝中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.mimet.2019.105655
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Microbiological Methods
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Dong Hongzhi;Zheng Junwei;Yu Dou;Wang Bin;Pan Li
  • 通讯作者:
    Pan Li
The chemical profile of activated secondary metabolites by overexpressing LaeA in Aspergillus niger
黑曲霉中过表达 LaeA 激活的次级代谢产物的化学特征
  • DOI:
    10.1016/j.micres.2021.126735
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    MICROBIOLOGICAL RESEARCH
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wang Bin;Li Xuejie;Tabudravu Jioji;Wang Shan;Deng Hai;Pan Li
  • 通讯作者:
    Pan Li

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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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