乙酰化修饰在里氏木霉纤维素酶合成调控中的功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Trichoderma reesei is widely used in cellulase industry with its high production of secreted proteins. Although many regulators including transcriptional and non-transcriptional factors involved in synthesis of cellulase were elucidated in the past years, the substantial mechanism to induce the cellulase production is still unknown. The reversible acetylation of protein plays an important role in fungal life cycle, and evidences implying that acetylation may take parts in the regulations of cellulase synthesis and secretion in T. reesei have accumulated recently. In this study, we will select the candidates from all the annotated genes of acetyltransferases and deacetylases in T. reesei genome. Mutated strains would be built by deleting or overexpressing the candidate genes in order to characterize their functions in the regulations of cellulase synthesis and secretion in T. reesei. The mutants with significantly different phenotypes (especially for the cellulase production) would be chosen for the digital gene expression profiling analyses to identify the known regulators or function-unknown proteins with significant expression difference. And the correlation between the transcriptional level of the target proteins and the acetylation status would be further testified. Novel regulators or other functional proteins involved in cellulase synthesis and secretion are expected to be obtained based on the above investigations. These results will help us to know the regulating network of cellulase synthesis and secretion in T. reesei comprehensively. The revelation of the novel mechanisms to regulating cellulase synthesis and secretion in T. reesei will provide clues and foundation for further strain engineering for industry applications.
里氏木霉是应用最广泛的纤维素酶工业生产菌种,它具有强大的纤维素酶诱导分泌能力。近年来鉴定了多个纤维素酶合成相关的转录调控因子及非转录因子功能蛋白。但对其纤维素酶合成诱导机制仍缺乏深入的了解。最近的研究表明,蛋白质的可逆乙酰化修饰,在丝状真菌的生命活动中也扮演着重要角色,这类修饰也可能参与了纤维素酶合成诱导调控。本项目中,我们将从里氏木霉基因组中注释为乙酰转移酶或去乙酰化酶的编码基因中确定候选基因,敲除或过表达这些基因,观测突变菌株在不同产酶条件下生长与产酶的表型,确定产酶表型差异显著的突变株,通过表达谱分析确定表达水平变化显著的已知及未知功能蛋白,并确认它们表达水平的差异与乙酰化修饰水平的相关性,找到参与纤维素酶合成诱导的新功能蛋白。这些研究将为全面认识里氏木霉中纤维素酶的合成诱导调控机制及解析乙酰化修饰与蛋白合成分泌的相关性积累基础数据,并为里氏木霉菌种的设计与进一步改造提供理论根据。

结项摘要

真核生物组蛋白的可逆乙酰化修饰是一种普遍存在的蛋白翻译后修饰,其中去乙酰化酶参与催化这一组蛋白质修饰过程中的乙酰基去除。组蛋白的可逆乙酰化修饰参与 调控真核细胞的生长、发育、次级代谢和多种压力响应等生理生化过程。本项目研究首先基于CRISPR-Cas9建立了高效的里氏木霉基因组编辑系统,利用该编辑系统构建了过表达或敲除系列预测为组蛋白去乙酰化酶编码基因的里氏木霉突变菌株并比较分析这些突变菌株的表型。从中发现组蛋白去乙酰化酶基因Tr26的敲除导致里氏木霉在阻遏碳源葡萄糖存在的条件下纤维素酶的活性显著上调,与出发株相比Tr26敲除株中纤维素酶总调控因子Xyr1及主要纤维素酶基因cbh1和eg1具有较高的转录水平。为了进一步解析里氏木霉组蛋白去乙酰化酶Tr26参与纤维素酶基因表达调控的机制,我们考查了Tr26在氧化压力响应过程的调控功能,发现其能通过上调过氧化氢酶基因cat3的转录水平来参与里氏木霉中的氧化压力响应。此外,我们观察到Tr26纤维素诱导时发生从细胞质向细胞核的募集现象。我们进一步使用酵母双杂交分析发现,Tr26与纤维素酶表达负调控因子Cre1-1和Ace1可能存在弱的相互作用。终上所述,我们的研究表明里氏木霉中组蛋白去乙酰化酶Tr26负调控氧化压力响应过程并通过核质转移参与纤维素酶基因的表达调控。这一基因功能的解析将为进一步设计和改造里氏木霉纤维素酶高产菌株提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A novel transcription factor specifically regulates GH11 xylanase genes in Trichoderma reesei
一种新型转录因子特异性调节里氏木霉中的 GH11 木聚糖酶基因
  • DOI:
    10.1186/s13068-017-0878-x
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biotechnol Biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Liu R;Chen L;Jiang Y;Zou G;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z
Efficient genome editing in filamentous fungus Trichoderma reesei using the CRISPR/Cas9 system
使用 CRISPR/Cas9 系统对丝状真菌里氏木霉进行高效基因组编辑
  • DOI:
    10.1038/nature23446
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Cell Discovery
  • 影响因子:
    33.5
  • 作者:
    Liu R;cheng L;Jiang Y;Zou G;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z
Characterization of the Ca2+-responsive signaling pathway in regulating the expression and secretion of cellulases in Trichoderma reesei Rut-C30
里氏木霉 Rut-C30 中 Ca2 响应信号通路调节纤维素酶表达和分泌的表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Molecular Microbiology
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Chen L;Zou G;Wang J;Wang J;Liu R;Jiang Y;Zhao G;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z
The putative β-glucosidase BGL3I regulates cellulase induction in Trichoderma reesei.
假定的β-葡萄糖苷酶BGL3I 调节里氏木霉中的纤维素酶诱导。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biotechnol Biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zou G;Jiang Y;Liu R;Zhu Z;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z
Optimization of acetyl xylan esterase gene expression in Trichoderma reesei and its application to improve the saccharification efficiency on different biomasses
里氏木霉乙酰木聚糖酯酶基因表达优化及其在提高不同生物质糖化效率中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Process Biochemistry
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Manavalan T;Liu R;Zhou Z;Zou G
  • 通讯作者:
    Zou G

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  • 通讯作者:
    周志华

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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

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          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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