长双歧杆菌BBMN68胆盐响应表面蛋白的黏附机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676294
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0810.农业与食品化工
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Bifidobacteria strains exhibit important beneficial effects on host health. Adhesion to human intestinal cells and persistence in the human gut are crucial for bifidobacteria to exert their health-promoting effects. Cell surface-associated proteins act as key factors involved in host-cell interactions, which are regarded to play important roles in adhesion of bifidobacteria strains to the host intestine. The expression of bacteria surface proteins can be affected by bile signal from host intestinal tract where bifidobacteria colonize. Notably, our previous study has shown that the adhesion ability of Bifidobacterium longum BBMN68 was enhanced in response to bile treatment. Meanwhile the transcription level of sortase involved in the anchoring of proteins to the cell surface was up-regulated under bile stress condition. These results suggested that cell surface proteins responded to bile signal are closely associated with the increased adhesion ability of BBMN68. Therefore, iTRAQ high-throughput sequencing is employed to analyze the surfacome of BBMN68 under bile stress condition. Adhesion factors are identified by constructing mutant strains and assessing their adhesion ability. Then, the functional domains and receptors of adhesion factors are determined to reveal the interaction mechanism between the bile-induced surface proteins and the host intestine epithelium. Furthermore, bacterial one-hybrid system is used to determine the transcription factors that regulate the expression of adhesion in BBMN68, which will contribute to clarify the regulation mechanism of adhesion medicated by bile-induced surface proteins in BBMN68. These results will provide a theoretical basis for revealing the molecular mechanisms underlying the adaptation of bifidobacteria to the human intestinal tract.
双歧杆菌具有重要的益生功能,黏附定植人体肠道是其发挥益生作用的前提。表面蛋白是介导双歧杆菌与宿主肠道互作的关键因子,在菌株黏附定植至宿主肠道的过程中发挥重要功能。而表面蛋白的表达受肠道环境中信号分子胆盐的影响,本课题组前期研究显示胆盐胁迫后长双歧杆菌BBMN68黏附能力提高,同时介导表面蛋白锚定的分选酶转录水平上调,表明胆盐响应的表面蛋白与BBMN68黏附能力提高紧密相关。因此,本课题首先利用iTRAQ高通量测序技术确定胆盐响应表面蛋白,通过对表面蛋白突变株黏附能力评价鉴定BBMN68关键黏附因子。在此基础上,对黏附因子功能结构域及其识别的宿主表面受体进行研究,明确双歧杆菌胆盐响应的黏附因子与肠道上皮细胞的互作机制;利用细菌单杂交系统筛选调控黏附因子表达的转录因子,阐明胆盐响应表面蛋白介导双歧杆菌黏附的调控机制。研究结果同时为从分子水平上揭示双歧杆菌肠道适应机制提供理论依据。

结项摘要

黏附定植人体肠道是双歧杆菌发挥益生作用的前提,表面蛋白是介导双歧杆菌与宿主肠道互作的关键因子。而表面蛋白的表达受肠道环境中信号分子胆盐的影响,本课题组前期研究显示胆盐胁迫后长双歧杆菌BBMN68黏附能力提高28倍,同时介导表面蛋白锚定的分选酶转录水平上调,表明胆盐响应的表面蛋白与BBMN68黏附能力提高紧密相关。因此,本课题首先利用TMT高通量测序技术筛选胆盐响应表面蛋白,共确定了菌毛蛋白FimB、三角形四肽重复蛋白TPR、CAMP因子和5’-甲硫腺苷和延伸因子EF-G共5个表面黏附蛋白响应胆盐信号上调表达,进一步利用透射电镜实验证明了包含FimB的菌毛Pil1响应胆盐后,菌毛数量不仅增加,而且菌毛长度延长至3-4 μm。乳酸乳球菌异源表达Pil1后黏附能力提高了8.9倍,进一步利用抗体封闭胆盐处理的长双歧杆菌BBMN68后,菌体的黏附率下降了82%,证明Pil1是促进胆盐处理菌株黏附能力提高的主要因素。为进一步全面揭示长双歧杆菌BBMN68的黏附机制,本研究通过生物信息学预测了长双歧杆菌中21个表面黏附因子,利用乳酸乳球菌的异源表达验证预测的黏附因子的功能,我们发现了一个全新的双歧杆菌表面黏附因子FimM,黏附受体筛选实验结合抗体封闭实验证明了纤连蛋白、纤维蛋白原和黏液蛋白是FimM在肠道中的特异性黏附受体。免疫金电镜实验确定FimM以单体蛋白的形式在细胞表面发挥黏附功能。FimM的异源表达使宿主菌的自聚集能力提高了47.7%,证明其具有促进肠道定植的作用。本课题的研究结果为从分子水平上揭示双歧 杆菌肠道适应机制提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Global transcriptomic analysis of Lactobacillus plantarum CAUH2 in response to hydrogen peroxide stress
植物乳杆菌 CAUH2 响应过氧化氢胁迫的整体转录组分析
  • DOI:
    10.1016/j.fm.2019.103389
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    FOOD MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zhai, Zhengyuan;Yang, Yang;Hao, Yanling
  • 通讯作者:
    Hao, Yanling
Global Transcriptomic Analysis and Function Identification of Malolactic Enzyme Pathway of Lactobacillus paracasei L9 in Response to Bile Stress.
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  • DOI:
    10.3389/fmicb.2018.01978
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ma X;Wang G;Zhai Z;Zhou P;Hao Y
  • 通讯作者:
    Hao Y
The MarR Family Regulator BmrR Is Involved in Bile Tolerance of Bifidobacterium longum BBMN68 via Controlling the Expression of an ABC Transporter
MarR 家族调节因子 BmrR 通过控制 ABC 转运蛋白的表达参与长双歧杆菌 BBMN68 的胆汁耐受性
  • DOI:
    10.1128/aem.02453-18
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Xu Qi;Zhai Zhengyuan;An Haoran;Yang Yang;Yin Jia;Wang Guohong;Ren Fazheng;Hao Yanling
  • 通讯作者:
    Hao Yanling
A Novel Major Pilin Subunit Protein FimM Is Involved in Adhesion of Bifidobacterium longum BBMN68 to Intestinal Epithelial Cells.
新型主要菌毛蛋白亚基蛋白 FimM 参与长双歧杆菌 BBMN68 与肠上皮细胞的粘附
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2020.590435
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xiong Y;Zhai Z;Lei Y;Xiao B;Hao Y
  • 通讯作者:
    Hao Y

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    张红星;刘丽;谢英;郝彦玲;Zhang Hongxing1 Liu Li1 Xie Ying2 Hao Yanling2*(1C
  • 通讯作者:
    Zhang Hongxing1 Liu Li1 Xie Ying2 Hao Yanling2*(1C

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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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