海洋细菌来源的PL14家族褐藻胶裂解酶的性质、结构和催化机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870052
  • 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:
    C0102.微生物生理与生化
  • 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

Alginate lyases are the main enzymes involved in the degradation of alginate in the ocean, playing an important role in the degradation and recycling of alginate. They are also widely applied in biotechnology and medicine. Alginate lyases are distributed in 7 polysaccharide lyase (PL) families, having diversity in sequence, structure and catalytic mechanism.Till now, The property, structure or catalytic mechanism of the PL14 alginate lyases from marine bacteria have not been reported. This program aims to illustrate the property, structure or catalytic mechanism of the PL14 alginate lyases from marine bacteria. Based on our previous research on the PL14 alginate lyases from marine bacteria, more than 10 genes of PL14 alginate lyases from marine bacteria will be further cloned or synthesized, expressed, purified and characterized. The structures of bacterial PL14 alginate lyase and of the complex of enzyme-substrate will be solved. The catalytic mechanism of marine bacterial PL14 alginate lyase will be illustrated by structural analysis in combine with mutational analysis. The results may lead to the finding of new structure and new catalytic mechanism of alginate lyase. This study will help in revealing the process and mechanism of alginate degradation driven by marine bacteria, and also lay a foundation for the exploration of new alginate lyase resource.
褐藻胶裂解酶是海洋中参与褐藻胶降解的主要酶类,在褐藻胶降解与循环中发挥重要作用,在生物技术和医药领域也有广泛的用途。褐藻胶裂解酶分布在7个多糖裂解酶家族中,其一维序列、三维结构和催化的分子机制都具有多样性。目前,海洋细菌产的PL14家族褐藻胶裂解酶的酶学特性、三维结构和催化机制尚未见报道。本项目旨在阐明海洋细菌来源的PL14家族褐藻胶裂解酶的性质、结构和催化机制。首先在前期对细菌PL14褐藻胶裂解酶研究的基础上,进一步克隆/合成10条以上海洋细菌PL14褐藻胶裂解酶基因,异源表达和分离纯化后,研究并揭示其酶学特性;解析褐藻胶裂解酶以及酶-底物复合物的晶体结构;通过结构分析以及定点突变等阐明海洋细菌PL14家族褐藻胶裂解酶的催化机制。研究结果有望发现褐藻胶裂解酶的新结构和新催化机制,有助于揭示海洋细菌参与并驱动褐藻多糖的降解与循环的过程与机制,也将为新型褐藻胶裂解酶资源的开发与利用奠定基础。

结项摘要

褐藻胶是海洋中重要的有机碳,海洋细菌褐藻胶裂解酶在褐藻胶的降解中发挥着重要的作用。目前PL32、PL34 和PL36家族褐藻胶裂解酶的结构和催化机制尚未阐明。经过4年研究,本项目取得如下研究成果:(1)首次揭示了PL36家族褐藻胶裂解酶的性质、结构和催化机制;(2)揭示了极地来源的适冷褐藻胶裂解酶AlyC3的结构、盐适应机制及其催化过程与机制;(3)揭示了南北极细菌的褐藻胶代谢途径;(4)阐明了一个新型具有双催化结构域的褐藻胶裂解酶的特征及其对降解褐藻胶的协同降解;(5)揭示了一个新型褐藻胶裂解酶在褐藻寡糖制备中的应用潜力;(6)综述分析了假交替单胞菌属细菌对褐藻胶的降解和利用情况。这些研究成果揭示了海洋细菌褐藻胶裂解酶的结构、催化机制、环境适应机制和应用潜力,以及南北极细菌的褐藻胶代谢途径,对阐明海洋细菌在海洋褐藻胶降解和循环中的作用具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Degradation and Utilization of Alginate by Marine Pseudoalteromonas: a Review
海洋假交替单胞菌对海藻酸盐的降解和利用:综述
  • DOI:
    10.1128/aem.00368-21
  • 发表时间:
    2021-09-01
  • 期刊:
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Xu,Fei;Cha,Qian-Qian;Chen,Xiu-Lan
  • 通讯作者:
    Chen,Xiu-Lan
Proteases from the marine bacteria in the genus Pseudoalteromonas: diversity, characteristics, ecological roles, and application potentials
假交替单胞菌属海洋细菌的蛋白酶:多样性、特征、生态作用和应用潜力
  • DOI:
    10.1007/s42995-020-00058-8
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    MARINE LIFE SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chen, Xiu-Lan;Wang, Yan;Zhang, Yu-Zhong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yu-Zhong
3,6-Anhydro-L-Galactose Dehydrogenase VvAHGD is a Member of a New Aldehyde Dehydrogenase Family and Catalyzes by a Novel Mechanism with Conformational Switch of Two Catalytic Residues Cysteine 282 and Glutamate 248
3,6-脱水-L-半乳糖脱氢酶 VvAHGD 是新醛脱氢酶家族的成员,通过具有两个催化残基半胱氨酸 282 和谷氨酸 248 构象转换的新颖机制进行催化
  • DOI:
    10.1016/j.jmb.2020.02.008
  • 发表时间:
    2020-03-27
  • 期刊:
    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang, Yue;Li, Ping-Yi;Zhang, Yu-Zhong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yu-Zhong
Comparison of Alginate Utilization Pathways in Culturable Bacteria Isolated From Arctic and Antarctic Marine Environments.
从北极和南极海洋环境中分离的可培养细菌中藻酸盐利用途径的比较。
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2021.609393
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Cha QQ;Wang XJ;Ren XB;Li D;Wang P;Li PY;Fu HH;Zhang XY;Chen XL;Zhang YZ;Xu F;Qin QL
  • 通讯作者:
    Qin QL
Structural and molecular basis for the substrate positioning mechanism of a new PL7 subfamily alginate lyase from the arctic.
来自北极的新 PL7 亚家族藻酸盐裂解酶的底物定位机制的结构和分子基础。
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra120.015106
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Fei Xu;Xiu-Lan Chen;Xiao-Hui Sun;Fang Dong;Chun-Yang Li;Ping-Yi Li;Haitao Ding;Yin Chen;Yu-Zhong Zhang;Peng Wang
  • 通讯作者:
    Peng Wang

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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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