基于产溶剂梭菌的NAD(P)H补偿模块对中心碳代谢的调控作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706123
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cofactor can be a powerful tool to achieve some industrial objectives. In solventogenic clostridia, a large quantity of oxidation products, especially acetone and CO2 are produced due to the deficiency of reducing equivalents NAD(P)H in central carbon metabolism, which leads to a low atomy economy. Although the importance of NAD(P)H to eliminate acetone and improve atom economy has been long recognized, there are no effective constructs that can be employed to effectively enhance NAD(P)H at present. Here, based on our previous discovery, we creatively construct an NAD(P)H-compensating module to manipulate the supply of NAD(P)H. For the first time, acetone can be perfectly removed without scarifying butanol and the atomy economy is dramatically improved. In the present study, systematic manipulation of NAD(P)H supply and their types (NADH or NADPH) will be carried out, and the adaption of clostridia metabolism to the change of NAD(P)H will be studied, in term of gene transcription, protein biosynthesis, and metabolic activity and so on. This study will provide important insights into the regulation of metabolism by NAD(P)H in solventogenic clostridia, and serve as a model design for improving the atom economies of bioprocesses performed by solventogenic clostridia, with novel perspectives and scientific basis.
辅因子可以为实现特定工业技术目标提供一个强大的工具。产溶剂梭菌中心碳代谢过程因还原力的丢失导致大量氧化态副产物丙酮和CO2的生成,严重影响了底物转化的原子经济性。尽管NAD(P)H在消除丙酮形成、提升原子经济性方面的重要作用已得到人们的认识,然而目前在NAD(P)H强化供给方面尚无有效的工程构建。基于前期发现,申请人创新地通过NAD(P)H补偿模块的构建,能够有效地调控NAD(P)H供给过程,实现丙酮的彻底消除(至可忽略的水平),不牺牲丁醇又能大幅度地提高总溶剂得率。研究将进一步开展补偿模块在NAD(P)H供给能力、辅酶类型等方面的控制,阐明细胞在基因转录、关键蛋白合成以及产物代谢等层次上的响应,从而系统揭示NAD(P)H对产溶剂梭菌中心碳代谢的调控作用,为提升产溶剂梭菌底物转化过程原子经济性的研究提供新的思路、范例与理论依据。

结项摘要

辅因子可以为实现特定工业技术目标提供一个强大的工具。产溶剂梭菌中心碳代谢过程因还原力的丢失导致大量氧化态副产物丙酮和CO2的生成,严重影响了底物转化的原子经济性。尽管NAD(P)H在消除丙酮形成、提升原子经济性方面的重要作用已得到人们的认识,然而在NAD(P)H强化供给方面尚无有效的工程构建。在本项目中,申请人通过NAD(P)H补偿模块的构建,能够有效地调控NAD(P)H供给过程,实现丙酮的彻底消除,不牺牲丁醇又能大幅度地提高总溶剂得率。研究还阐明了还原力补偿条件下,细胞在基因转录、关键蛋白合成以及产物代谢等层次上的响应,从而系统揭示了NAD(P)H对产溶剂梭菌中心碳代谢的调控作用,为提升产溶剂梭菌底物转化过程原子经济性的研究提供新的思路、范例与理论依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Production of Butanol Directly from Hemicellulose through Secretory Expression of a Xylanase in Clostridium acetobutylicum
通过丙酮丁醇梭菌中木聚糖酶的分泌表达直接从半纤维素生产丁醇
  • DOI:
    10.1021/acs.energyfuels.9b04489
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Energy & Fuels
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Wang Zhenyu;Cao Xingyuan;Li Nan;Yang Zhengjiao;Lei Ming;Zhao Yang;Wang Lizhi;Li Zhenyu;Liu Dong;Niu Huanqing;Ying Hanjie
  • 通讯作者:
    Ying Hanjie
Effects of Spo0A on Clostridium acetobutylicum with an emphasis on biofilm formation
Spo0A 对丙酮丁醇梭菌的影响,重点是生物膜形成
  • DOI:
    10.1007/s11274-020-02859-6
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    World Journal of Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yang Zhengjiao;Wang Zhenyu;Lei Ming;Zhu Jie;Yang Yuhan;Wu Shishi;Yu Bin;Niu Huanqing;Ying Hanjie;Liu Dong;Wang Yibing
  • 通讯作者:
    Wang Yibing
pH-Neutralization, Redox-Balanced Process with Coupled Formate Dehydrogenase and Glucose Dehydrogenase Supports Efficient Xylitol Production in Pure Water
pH 中和、氧化还原平衡工艺,结合甲酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶,支持纯水中木糖醇的高效生产
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.9b05626
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhang Di;Chang Ziyue;Li Nan;Lei Ming;Wang Zhenyu;Niu Huanqing;Gao Nan;Liu Dong;Chen Yong
  • 通讯作者:
    Chen Yong

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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

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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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