不吸水链霉菌中与四霉素和制霉菌素生物合成相关的PAS-LuxR家族调控子独立调控机制的研究

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基本信息

  • 批准号：
    81903528
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    崔浩
  • 依托单位：
    吉林化工学院
  • 学科分类：
    H3403.微生物药物
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In this study, the independent regulation of PAS-LuxR family regulators in the biosynthesis of tetramycin and nystatin in Streptomyces ahygroscopicus was studied by means of gene cross-complementation, RT-PCR, EMSA and promoter modification to clarify the precise regulation mechanism of PAS-LuxR family regulators. Research contents include: the effect of the concentration of PAS-LuxR family regulators on their independent regulation; binding ability of natural regulators and binding sequences in vivo; the effect of 20 more amino acid residues at amino terminus 25-43 position of the PAS region of TtmRIV on the binding level; the influence of the -5th and 4th position bases and the -7th and 6th position bases on the binding effect; regulation level of TtmRIV on the these genes after the modification of promoter. The clarification of regulation mechanism of PAS-LuxR family will lead deeper understanding of regulation in biosynthesis of polyene macrolide, and lay the foundation for directional breeding by accurate regulation.
本研究以不吸水链霉菌为材料，通过基因交叉回补、RT-PCR、EMSA、启动子修改等方法，研究不吸水链霉菌中PAS-LuxR家族调控子在四霉素和制霉菌素生物合成中的独立调控问题，以阐明PAS-LuxR家族调控子精确调控机制。研究内容包括：1、PAS-LuxR家族调控子浓度对其独立调控的影响；2、天然的调控子和结合序列在体外结合能力；3、TtmRIV中PAS区域的氨基端25~43位氨基酸较其它调控子多的20个氨基酸残基对结合的影响；4、确定结合位点上-5/4位和-7/6位碱基对结合效果的影响；5、TtmRIV对改造启动子后的基因的调控情况。PAS-LuxR家族调控子在不吸水链霉菌中独立调控机制的明确，有利于对多烯大环内酯类抗生素生物合成中的调控更深入地认识，并且为此类抗生素利用精确调控定向育种奠定理论基础。

结项摘要

不吸水链霉菌次级代谢产物包括四霉素、制霉菌素两种多烯大环内酯类抗生素，二者生物合成途径极为相似，合成所需前体也相同，并且生物合成过程中均存在一个PAS-LuxR家族调控子（四霉素：TtmRIV；制霉菌素：NysRIV）。但是，功能保守、且能够互相代替的PAS-LuxR家族调控子在不吸水链霉菌中却发挥着独立调控的功能，现象罕见，其精确调控的机制并不清晰。本研究针对两个PAS-LuxR家族调控子独立调控机制的关键科学问题，利用位点特异性重组手段将天然的调控子和合成的调控子在野生型菌株中过表达、在阻断菌株中交叉回补考察浓度对调控子功能的影响，通过EMSA方法分析了天然调控子和合成调控子对目的基因的结合能力。最终确定PAS-LuxR家族蛋白精确调控作用由PAS区域主导；NysRIV或NT浓度增加后，会对多烯类产物有负调控作用；TtmRIV来源的PAS更有利于调控子与目的基因结合，这与四霉素是主要多烯类产物的实际一致；结合力更强的PAS-LuxR家族调控子在浓度增加后可对NysRIV的功能互补。调控子的精确调控是维持不吸水链霉菌代谢稳定的因素之一，阐明PAS-LuxR家族调控子在不吸水链霉菌中独立调控的问题，有利于更深入地理解多烯大环内酯类抗生素生物合成中的调控、更全面的认识链霉菌抗生素基因表达的精确调控情况；并且为在通过合成生物学手段高效、定向合成新型抗生素中利用精确调控奠定理论基础，对新抗生素的研发产生积极的推动作用。

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（0）
Effect of Post-Polyketide Synthase Modification Groups on Property and Activity of Polyene Macrolides.
聚酮合酶后修饰基团对多烯大环内酯性质和活性的影响
  • DOI：
    10.3390/antibiotics12010119
  • 发表时间：
    2023-01-08
  • 期刊：
    ANTIBIOTICS-BASEL
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Qiao, Liqin;Dong, Yao;Zhou, Hongli;Cui, Hao
  • 通讯作者：
    Cui, Hao
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Inorganica Chimica Acta
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Yu Xiao-Yang;Li Sheng-Ling;Zhang Rui;Gao Lu;Lu Tong;Cao Xue-Ling;Cui Hao;Shi Zhenyu;Shi Zhenyu Zheng Yuguo;Yang Ying
  • 通讯作者：
    Yang Ying
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  • DOI：
    10.1021/acsomega.1c00895
  • 发表时间：
    2021-06-01
  • 期刊：
    ACS omega
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Cui H;Chen X;Wang L;An P;Zhou H;Dong Y
  • 通讯作者：
    Dong Y
Effect of PAS-LuxR Family Regulators on the Secondary Metabolism of Streptomyces.
PAS-LuxR家族调节剂对链霉菌次生代谢的影响
  • DOI：
    10.3390/antibiotics11121783
  • 发表时间：
    2022-12-08
  • 期刊：
    ANTIBIOTICS-BASEL
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Zhang, Naifan;Dong, Yao;Zhou, Hongli;Cui, Hao
  • 通讯作者：
    Cui, Hao
Effect of ethanolic extract from Morus alba L. leaves on the quality and sensory aspects of chilled pork under retail conditions
桑叶乙醇提取物对零售条件下冷却猪肉品质和感官的影响
  • DOI：
    10.1016/j.meatsci.2020.108368
  • 发表时间：
    2021-02-01
  • 期刊：
    MEAT SCIENCE
  • 影响因子：
    7.1
  • 作者：
    Cui, Hao;Dong, Yao;Zhou, Hongli
  • 通讯作者：
    Zhou, Hongli

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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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