Sphingomonads的界面行为与有机污染物降解的相关性及调控机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21577121
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    黄益丽
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The abilities to form biofilms and produce biosurfactant are the main strategies of Sphingomonads to improve their biodegradation capacity. However, the underlying mechanisms are unclear. This project will investigate the involvement of Quorum sensing system in the regulatory of the degradation capacity, biofilm formation and biosurfactant production. Based on a model strain of Sphingomonads, this project will study the effect of biofilm formation and biosurfactant production on the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons, explore the molecular bases for the interface activities, elucidate the component and function of its quorum sensing system, and establish the relationship and regulatory network between quorum sensing, biofilm formation, biosurfactant production and biodegradation efficiency. Scientific findings from this project will provide new solution for biodegradation of complex organic pollution in soil based on the quorum sensing control.
Sphingomonads的界面行为(被膜形成和分泌表面活性物质)是高效降解有机污染物的主要策略，然而其分子生物学基础和调控机制还未明确。本项目旨在以群体感应系统为出发点，研究Sphingomonads的界面行为和降解性能的调控机制。本项目将表征Sphingomonads界面行为对多环芳烃的降解特性的影响，探明其界面行为的分子生物学基础，阐明群体感应系统的组成和调控功能，探讨群体感应与界面行为、降解特性之间相关性和调控机制，建立三者间的基因调控网络。在此基础上获得对付复杂土壤有机污染问题的生物解决新思路。

结项摘要

本项目以Sphingomonads为主要研究对象，探讨微生物的界面行为影响其降解有机污染物的特性及分子机制，重点关注被膜形成和群体感应。项目首先以自行设计的新颖特异性引物调查了Sphingomonads在各类环境界面中的多样性以及分布特征，发现菌群结构与生态位有明显相关性。环境界面中Sphingomonas, Novosphingobium, 和Sphingobium 是主要的物种类型，并且在基因组挖掘中，也是修复多环芳烃-重金属铬复合污染的主要修复菌种来源。调查发现，Sphingomonads内许多菌株拥有复杂多样的群体感应信号系统，多数菌株拥有多个群体感应信号分子合成酶基因，有些在染色体上，有些在质粒上。这个现象与根瘤菌科菌类似。研究发现质粒上的合成酶基因对环境的响应较染色体上的基因更敏感。本项目选择了既能产生群体感应信号分子AHLs，又能降解多环芳烃，且只有一个AHLs合成酶基因的Novosphingobium pentaromaticivorans US6-1为主要研究对象，构建了群体感应缺失突变株和回补株，研究群体感应系统是否以及如何调控其修复性能，包括多环芳烃降解性能、铜耐受性能以及复合污染修复性能。发现US6中群体感应缺失导致细胞表面特征改变，包括表面疏水作用，胞外多糖的产生，zeta电位，通透性等的改变，并进一步提高菌株的菲移除率。群体感应系统在增强US6的抗铜毒性和修复铜-菲复合污染方面也起到一定作用。应急基因rsh是决定US6产群体感应信号分子的关键基因，本项目研究发现rsh敲除导致US6不产生信号分子，同时影响了细胞的表面特征如胞外多糖的产量等。Rsh通过增强细菌生存能力，间接提高污染物降解率，对鞘酯单胞菌的生物修复应用具有一定参考意义。总之，本项目研究表征了Sphingomonads的界面分布，群体感应系统的组成，对有机污染物和复合污染修复的特点和潜能，探讨了群体感应与界面行为、降解特性之间相关性和调控机制，初步建立三者间的基因调控网络，在此基础上希望为对付土壤有机污染复合污染问题的生物解决提供新思路。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Hypersensitive Response of Plasmid-Encoded AHL Synthase Gene to Lifestyle and Nutrient by Ensifer adhaerens X097.
Ensifer adhaerens X097 质粒编码的 AHL 合酶基因对生活方式和营养的过敏反应
  • DOI：
    10.3389/fmicb.2017.01160
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Zeng Y;Wang Y;Yu Z;Huang Y
  • 通讯作者：
    Huang Y
Structure and product relationship analysis of acyl homoserine lactone synthases among Ensifer adhaerens reveals distinct chromosome and plasmid origins
Ensifer adhaerens 中酰基高丝氨酸内酯合酶的结构和产物关系分析揭示了不同的染色体和质粒起源
  • DOI：
    10.1016/j.bbrc.2019.06.131
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Huang Yili;Xu Xinyi;Song Yao;Yuan Nate;Yu Xionghui;Ji Yuqian;Liu Jiang;Jiang Tingting;Yu Zhiliang
  • 通讯作者：
    Yu Zhiliang
Genome-guided identification and characterization of bacteria for simultaneous degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons and resistance to hexavalent chromium
基因组引导的细菌鉴定和表征，可同时降解多环芳烃和抵抗六价铬
  • DOI：
    10.1016/j.ibiod.2019.01.006
  • 发表时间：
    2019-03-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL BIODETERIORATION & BIODEGRADATION
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Huang, Yili;Wang, Yanli;Wang, Zewei
  • 通讯作者：
    Wang, Zewei
Novel 16S rDNA primers revealed the diversity and habitats-related community structure of sphingomonads in 10 different niches
新型 16S rDNA 引物揭示了 10 个不同生态位中鞘氨醇单胞菌的多样性和与栖息地相关的群落结构
  • DOI：
    10.1007/s10482-017-0860-4
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    Antonie van Leeuwenhoek
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Huang Yili;Feng Hao;Lu Hang;Zeng Yanhua
  • 通讯作者：
    Zeng Yanhua
Acyl homoserine lactone based quorum sensing affects phenanthrene removal by Novosphingobium pentaromativorans US6-1 through altering cell surface properties
基于酰基高丝氨酸内酯的群体感应通过改变细胞表面特性影响Novosphingobium pentaromativorans US6-1去除菲
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Chen Aina;Huang Yili
  • 通讯作者：
    Huang Yili

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其他文献

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有机污染土壤微生物修复中功能菌群演替的生物驱动力研究
  • 批准号：
    21077090
  • 批准年份：
    2010
  • 资助金额：
    36.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

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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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