Lux通路蛋白调控Pseudoalteromonas sp. CSN423胞外金属蛋白酶E423表达的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900038
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0102.微生物生理与生化
  • 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

Proteases from marine bacteria possess unparalleled advantages in catalytic properties and functions compared with that of terrestrial proteases. However, the industrial development of marine proteases was severely restricted due to their low yields and lack of systematic studies on their expression regulatory. Pseudoalteromonas sp. CSN423 is a protease-secreting bacterium isolated from the intertidal zones of Bohai Sea. UV-irradiation strategy was performed to obtain mutant strain with 5.1-fold higher protease E423 yield. Comparative genomics and proteomics of wild and mutant strain revealed that the increasing expression of E423 was relevant to Lux pathway factors. Then the strains with regulatory protein deletion mutation and complementation were constructed respectively to prove the regulatory effect and interaction during high-yield process of E423. The key sites and regulatory functions of regulatory proteins will be studied through heterologous expression, site directed mutagenesis, electrophoretic mobility shift assay(EMSA) and isothermal titration calorimetry (ITC), which will reveal the molecular regulatory mechanism of the expression of E423. Finally, whether this regulatory approach towards proteases expression is universal or not will be analyzed among genus Pseudoalteromonas. Our results in this project will provide important basis for the construction of engineering strains and application of marine sourced proteases.
海洋蛋白酶较陆地蛋白酶在催化特性和功能上具有柔性强,最适酶活温度低,耐盐性高,可耐受多种去污剂等优越性,成为工业酶开发利用领域的热点。但由于其产量较低,缺乏对蛋白表达调控的系统研究,造成干预手段缺乏且有很大的盲目性,严重制约了产业化开发。我们自渤海潮间带分离到一株高产蛋白酶菌株Pseudoalteromonas. CSN423,通过紫外诱变将其胞外金属蛋白酶E423产量提高了5.1倍。通过对比野生株及突变株基因组和蛋白组,推测E423表达量升高与Lux通路蛋白有关。本课题将构建野生株Lux通路蛋白的缺失突变株和回补株,验证其在E423高产过程中的调控作用,然后对调控蛋白进行异源表达、定点突变,结合凝胶阻滞和ITC分析,阐明调控蛋白的关键位点和调控方式,揭示Lux通路蛋白对E423表达调控的分子机制,最后探讨该类金属蛋白酶的调控方式在假交替单胞菌属中的普适性,为海洋蛋白酶的开发应用奠定基础。

结项摘要

海洋蛋白酶较陆地蛋白酶在催化特性和功能上具有无可比拟的优越性,成为工业酶开发利用领域的热点。但由于其产量较低,缺乏对蛋白表达调控的系统研究,造成干预手段缺乏且有很大的盲目性,严重制约了产业化开发。我们自渤海潮间带分离到一株高产蛋白酶菌株Ps. sp. CSN423,通过紫外诱变将其胞外金属蛋白酶E423产量提高了5.1倍。本项目探讨了调控Ps. sp. CSN423胞外金属蛋白酶E423表达的分子机制。首先,从不同组学层面对野生型菌株Ps. sp. CSN423和突变型菌株Ps. sp. CSN423-M进行了比较,筛选出导致金属蛋白酶E423酶量上升的主要调控因子;对比了野生型菌株和突变型菌株生长性状,发现群体感应信号分子AHLs可以影响E423的表达,证实E423的表达与群体感应相关。同时还发现菌株的生长状态还与ArcA/ArcB双组分系统有关,突变株Ps. sp. CSN423-M中arcB发生移码突变,当处于低氧、寡营养环境时,突变株生存能力严重受损。其次,利用同源重组技术构建了luxR3、luxO及arcB基因缺失株,利用pEV质粒构建了相应的基因回补株,证实E423的表达与Lux通路蛋白及ArcA/ArcB双组分系统有关。LuxR3作为重要的群体感应调控元件,对蛋白酶E423的表达有正调控作用,而luxO、arcB基因缺失会上调E423的表达,对E423的表达有负调控作用;构建基因敲除菌株Δhfq、ΔrpoN、ΔrpoS,发现Hfq通过增加luxR3 mRNA的稳定性从而上调luxR3的表达,LuxO及RpoN(σ54)的缺失,也会上调LuxR3的表达;凝胶阻滞分析结果显示,LuxR3可以通过与E423调控区结合从而上调E423的表达,而ArcA通过与LuxR3竞争结合E423的调控区影响E423的表达。在此基础上,我们进一步探索影响金属蛋白酶E423分泌的因素,发现金属蛋白酶E423的C末端PPC结构域可以促进E423的分泌,为后续构建新型高产蛋白酶海洋菌株提供了一定的理论依据。此外,我们利用金属蛋白酶E423酶解低值蛋白资源牡丹籽粕蛋白,获取了一系列具有较高抗氧化活性的功能肽,在金属蛋白酶E423的应用方面进行了初步探索。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Method for Detecting Antioxidant Activity of Antioxidants by Utilizing Oxidative Damage of Pigment Protein
一种利用色素蛋白氧化损伤检测抗氧化剂抗氧化活性的方法
  • DOI:
    10.1007/s12010-022-04058-5
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Applied Biochemistry and Biotechnology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    CongLing Liu;Olena Zhur;XiaoTao Yan;TingTing Yin;HaiLian Rao;Xun Xiao;MingYang Zhou;CuiLing Wu;Hailun He
  • 通讯作者:
    Hailun He
Antidiabetic Function of Lactobacillus fermentum MF423-Fermented Rice Bran and Its Effect on Gut Microbiota Structure in Type 2 Diabetic Mice.
发酵乳杆菌MF423发酵米糠的抗糖尿病功能及其对2型糖尿病小鼠肠道菌群结构的影响
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2021.682290
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ai X;Wu C;Yin T;Zhur O;Liu C;Yan X;Yi C;Liu D;Xiao L;Li W;Xie B;He H
  • 通讯作者:
    He H
A new method for determination of polysaccharides in adsorption of Hg2+
吸附Hg2多糖测定新方法
  • DOI:
    10.1016/j.microc.2022.107962
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Microchemical Journal
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    XiaoTao Yan;JiaFeng Huang;Xiao Xiao;ChangBei Ma;Jiang Zhang;Olena Zhur;MingYang Zhou;HaiLun He;CuiLing Wu
  • 通讯作者:
    CuiLing Wu
Impact of Lactobacillus plantarum 423 fermentation on the antioxidant activity and flavor properties of rice bran and wheat bran
植物乳杆菌423发酵对米糠和麦麸抗氧化活性和风味特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2020.127156
  • 发表时间:
    2020-11-15
  • 期刊:
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Wang, Meng;Lei, Ming;Yi, CuiPing
  • 通讯作者:
    Yi, CuiPing
Salinivibrio sp. YH4胞外丝氨酸蛋白酶EYHS耐盐性及生物信息学分析
  • DOI:
    10.12119/j.yhyj.202101012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    盐湖研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武翠玲;宋英达;高慧芳;张廉芸;任晨霞
  • 通讯作者:
    任晨霞

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其他文献

鲮鱼皮胶原肽的制备及其抗氧化活性的检测
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.160162
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武翠玲;吴日帮;刘丹;杨兴昊;张姜;黄嘉丰;何海伦
  • 通讯作者:
    何海伦
海洋细菌胞外蛋白酶PPC结构域序列特性与系统进化分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    海洋科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄嘉丰;刘丹;杨兴昊;吴日帮;武翠玲;何海伦
  • 通讯作者:
    何海伦
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    山东大学学报(理学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    武翠玲;刘丹;杨兴昊;吴日帮;黄嘉丰;张姜;伦梓丰;何海伦
  • 通讯作者:
    何海伦
西南地区高山湖泊中可培养细菌多样性及其所产胞外活性物质的特性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
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  • 作者:
    张姜;黄嘉丰;李艳玲;刘丹;吴日帮;廖斌强;雷鸣;肖潇;武翠玲;何海伦
  • 通讯作者:
    何海伦

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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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