马克斯克鲁维酵母的未折叠蛋白响应

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771384
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Kluyveromyces marxianus (KM)is considered as a kind of safe (GRAS) yeast species, emerging as a promising host for expressing proteins used for food, medicine and feed. Key to industrial application of KM expression system is to improve its secretion of exogenous proteins. Unfolded protein response (UPR) copes with stresses arisen from accumulation of misfolded or unfolded proteins in the lumen of endoplasmic reticulum in eukaryotic cells. UPR exists as a signaling network composed by stress sensors and downstream genes, which contributes to secretion of proteins. Through mutagenesis, we obtained a KM strain displaying high-level secretion of exogenous proteins. The transcriptional level of several UPR genes, as well as the resistance to a UPR inducer was increased in this strain, suggesting strengthened capacity of UPR underlies the improvement of secretory expression in KM. To explore UPR in KM, this project will perform following studies: 1) identification of sensors of UPR in KM by CRISPR; 2) identification of genes subjected to the regulation of UPR by RNA-seq; 3) identification of mutations that affect UPR in the KM strain displaying high-level secretory expression;4) development of strategies to improve secretory expression of KM by rational modification of UPR. 5) identification of mechanism by which novel UPR genes regulates secretory expression. This project will provide a better understanding of UPR network, and contribute to the industrial application of KM expression system.
马克斯克鲁维酵母(KM)是新兴的食品级表达宿主菌,生产食、药、饲用蛋白的潜力巨大。提升KM的分泌表达能力是加速其产业化的基础。未折叠蛋白响应(UPR)是真核细胞处理蛋白异常折叠胁迫的信号通路网络,由感应蛋白及其操纵的众多基因组成,它保障了蛋白的正常分泌。申请人团队通过诱变获得高效分泌外源蛋白的KM菌株。该菌株中多个UPR基因的转录水平上调,且对UPR诱导剂的抗性提高,提示增强UPR能提升KM的分泌表达能力。针对KM中UPR研究的空白,本课题将:1)利用CRISPR改造,鉴定KM中UPR的感应蛋白;2)采用RNA-seq,鉴定受UPR操纵的基因;3)鉴定高分泌KM菌株中影响UPR的突变; 4)通过理性改造UPR来促进KM的分泌表达;5)鉴定新型UPR基因影响蛋白质分泌表达的机制。本课题将为深入了解UPR网络提供重要信息,为促进KM系统的工业应用奠定基础。

结项摘要

马克斯克鲁维酵母是新兴的蛋白质表达宿主菌,提升马克斯克鲁维酵母的分泌表达能力是加速其产业化的基础。未折叠蛋白响应(UPR)是真核细胞处理蛋白异常折叠胁迫的信号通路网络。本项目发现马克斯克鲁维酵母拥有Bip-Ire1-Hac1的经典通路。ire1和hac1突变体对于UPR诱导剂DTT和衣霉素敏感。在DTT和衣霉素的刺激下,GRP78(编码Bip同源蛋白)的转录水平快速上升。此外还有114个基因的转录水平明显上调,包括了20个没有功能注释的新基因。我们利用过量表达的方式分析了97个UPR相关基因对于不同外源蛋白的表达水平的影响。24个基因的过量表达会明显提升基础表达水平较高的阿魏酸酯酶AnFaeA的分泌表达,其中编码丙酮酸脱羧酶的PDC1的过量表达可将表达水平提升2倍。有4个基因的过量表达,会明显抑制AnFaeA的分泌表达。有35个基因的过量表达会明显提升基础表达水平较低的内切葡聚糖酶RuCelA的表达。其中伴侣蛋白Caj1和GID复合物部分亚基的过量表达可以同时促进两种蛋白的分泌表达。研究结果为深入了解UPR网络的作用机制,并为推动马克斯克鲁维酵母的工业化应用奠定了重要的基础。.为了获得强启动子对UPR相关基因进行过量表达,本项目针对马克斯克鲁维酵母的菊粉酶启动子的活性开展了研究。本研究发现菊粉酶启动子中的InuR转录因子的一个潜在结合位点的突变,可以将外源基因的转录和表达水平提升2倍以上。利用该启动子,可在发酵罐级别实现木质纤维素降解酶的高效表达。该成果为马克斯克鲁维酵母表达系统的工业化应用提供了重要的表达元件。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Improved secretory expression of lignocellulolytic enzymes in Kluyveromyces marxianus by promoter and signal sequence engineering.
通过启动子和信号序列工程改善马克斯克鲁维酵母中木质纤维素分解酶的分泌表达
  • DOI:
    10.1186/s13068-018-1232-7
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biotechnology for biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zhou J;Zhu P;Hu X;Lu H;Yu Y
  • 通讯作者:
    Yu Y
Mutational Mtc6p attenuates autophagy and improves secretory expression of heterologous proteins in Kluyveromyces marxianus.
突变的 Mtc6p 会减弱马克斯克鲁维酵母的自噬并提高异源蛋白的分泌表达。
  • DOI:
    10.1186/s12934-018-0993-9
  • 发表时间:
    2018-09-14
  • 期刊:
    Microbial cell factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu Y;Mo WJ;Shi TF;Wang MZ;Zhou JG;Yu Y;Yew WS;Lu H
  • 通讯作者:
    Lu H

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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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