Ste1234 (DasRABC) 调控链霉菌139胞外多糖生物合成和氨基糖代谢的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31870059
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    白利平
  • 依托单位：
    中国医学科学院医药生物技术研究所
  • 学科分类：
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 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

In our previous research, we had obtained ste1 and ste2 mutant strains by gene disruption, and revealed Ste1 and Ste2 inhibit exopolysaccharide (Ebosin) biosynthesis as repressor. We also found Ste1 is involved in the uptake of N-acetylglucosamine (GlcNAc), and Ste2 plays a more important role for the uptake of GlcNAc and N,N´-Diacetylchitobiose ( (GlcNAc)2), especially for (GlcNAc)2. However, interplay between Ste1&Ste2 inhibiting exopolysaccharide biosynthesis and regulating aminosaccharide metabolism remains unclear. Aminosaccharide maybe involve in the biosynthesis of activated nucleotide-sugar in Streptomyces sp 139 through genome analysis. For illuminating the molecular mechanism of Ste1&Ste2 regulate exopolysaccharide biosynthesis and aminosaccharide metabolism in Streptomyces sp 139, we will identify differentially expressed genes (DEG) especially related to aminosaccharide metabolism and biosynthesis of activated nucleotide-sugar in Streptomyces sp 139, ste1 and ste2 mutant strains by high throughput transcriptome sequencing. We then confirm Ste1&Ste2-DEG interactions by EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay). The key DEG involved in exopolysaccharide biosynthesis will be further characterized by gene disruption (in vivo) and protein expression (in vitro). This project will provide support to reveal molecular mechanism of exopolysaccharide biosynthesis regulated by DasRABC systems, and has important scientific significance and application value.
前期通过基因阻断发现Ste1与Ste2抑制链霉菌139胞外多糖依博素生物合成并获得ste1与ste2基因阻断株，随后检测上述菌株在不同培养条件下的氨基糖摄取，发现Ste1调节GlcNAc摄取，Ste2在GlcNAc和(GlcNAc)2摄取过程中发挥更为重要的作用；但Ste1、Ste2抑制依博素生物合成与调控氨基糖代谢的关联机制不明。基因组测序-代谢通路分析显示氨基糖可能调节链霉菌139中活化核苷酸单糖的生成，据此本项目拟在不同培养条件下检测链霉菌139、ste1和ste2基因阻断株的转录组信息，比较分析与氨基糖代谢及核苷酸单糖合成相关的差异表达基因，并通过凝胶阻滞分析Ste1和Ste2对上述基因的调控作用；通过基因阻断、蛋白表达等对相关基因进行体内外深入研究，阐明其与依博素生物合成的相关性。本研究将进一步揭示DasRABC调控胞外多糖生物合成的分子机制，具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

完成依博素产生菌链霉菌139的基因组测序分析（登录号：CP043959），在此基础上，项目完成了依博素产生菌链霉菌139、调控基因ste1和ste2突变株的转录组测序及差异基因表达分析。在ste1突变株的差异表达基因分析中，我们与野生型菌株比对后发现，转录水平上调8倍以上的基因有5个，下调基因14个。ste2突变株与原株相比，发现8倍以上的差异表达基因111个，其中86个基因为下调，25个基因为上调。发现能够直接与Ste1蛋白结合的调控元件6个，均参与氨基糖代谢和多糖生物合成；Ste2除与依博素产量相关外（阻断株已获专利授权），还与链霉菌氧化应激密切相关。.研究发现当ste1突变后，依博素基因簇中orf1和orf2的表达水平显著上调（分别为7.55倍和8.40倍），这两个基因为依博素生物合成基因簇中2个完全未知的基因。通过系统研究，已经确定Orf2编码二肽酶，并通过点突变确定了其催化三联体位点（Ser-His-Glu）；而Orf1相关研究极少，我们通过GST-Orf1与链霉菌139全菌蛋白的Pull-down实验结果显示Orf1与亮氨酰氨基肽酶结合，同时我们获得了orf1基因敲除株。鉴于细菌来源的亮氨酰氨基肽酶可能参与氧化应激损伤修复，我们推测Orf1可能为链霉菌来源的新型DNA聚合酶，更深入的修复模式研究正在进行中，该部分研究具有重要的理论意义。.前期研究证实胞外多糖依博素具有显著的抗类风湿关节炎活性，本项目扩展了依博素的新适应症，如抗银屑病和细胞因子风暴的研究，均显示出良好活性，具有重要的应用价值。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Complete Genome Sequence of the Ebosin-Producing Strain Streptomyces sp. 139
产生 Ebosin 的链霉菌菌株的完整基因组序列。
  • DOI：
    10.1128/mra.01283-19
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS
  • 影响因子：
    0.8
  • 作者：
    Ai, Limei;Geng, Mengxin;Bai, Liping
  • 通讯作者：
    Bai, Liping
靶向革兰氏阴性菌生物膜的糖苷水解酶挖掘及功能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国医药生物技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姜羽;黄星宇;白利平
  • 通讯作者：
    白利平
Specific PCR method for detection of species origin in biochemical drugs via primers for the ATPase 8 gene by electrophoresis
ATPase 8 基因引物电泳检测生化药物物种来源的特异性 PCR 方法
  • DOI：
    10.1007/s00604-019-3738-5
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Ai, Limei;Liu, Juanjuan;Bai, Liping
  • 通讯作者：
    Bai, Liping
Screening of Microbial Natural Products and Biological Evaluation of Trichomicin as Potential Anti-Cytokine Storm Agents.
微生物天然产物的筛选及作为潜在抗细胞因子风暴剂的木霉素的生物学评价
  • DOI：
    10.3389/fphar.2021.770910
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Frontiers in pharmacology
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Chen Y;Zhuang Z;Yang J;Bai L
  • 通讯作者：
    Bai L
A DasA family sugar binding protein Ste2 links nutrient and oxidative stress to exopolysaccharides production in Streptomyces sp. 139.
DasA 家族糖结合蛋白 Ste2 将营养和氧化应激与链霉菌胞外多糖的产生联系起来。
  • DOI：
    10.1186/s12866-022-02472-7
  • 发表时间：
    2022-03-08
  • 期刊：
    BMC microbiology
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Geng M;Ai L;Ma M;Li P;Guo L;Shan G;Bai L
  • 通讯作者：
    Bai L

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其他文献

ste7和ste15双基因敲除对依博素生物合成的影响
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糖基转移酶基因双敲除对依博素生物合成的影响
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    谢鸿观

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多组分制霉素中多真菌素B的单体化改造及分子创新
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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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