假单胞菌LY1降解3-吲哚乙酸上游途径分子机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600086
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Indole-3-acetic acid, an important indole derivative, is a central phytohormone, which regulates the whole repertoire of plant developmental processes. The balance of indole-3-acetic acid concentration is important for the health of plant, and excess indole-3-acetic acid produced by rhizosphere microorganisms is harmful to the plant and other microorganisms. Indole-3-acetic acid degradation microorganisms can regulate the concentration of indole-3-acetic acid in soil, and decrease the inhibition caused by high concentration of indole-3-acetic acid. Therefore, the microbial degradation of indole-3-acetic acid is important for the health of soil. However, in the past years, the study of indole-3-acetic acid degradation process by microorganisms has been neglected for a long time..In this study, the upper pathway of idole-3-acetic acid degradation in the strain Pseudomonas sp. LY1 will be characterized. Based on the genome and transcriptome information of strain LY1, the key genes in indole-3-acetic acid degradation will be identified by gene knockout and gene complement. The essential genes in indole-3-acetic acid degradation will be cloned and expressed in E. coli, and the proteins expressed by the genes will be purified. The basic biochemical properties of the enzymes will be characterized, and the catalyzing mechanism of these enzymes will be investigated by isotope labeling, Stopped-Flow and circular dichroism spectrum experiments. The results of this study will lay a solid foundation for the in-depth study of the mechanism and physiological of microbial degradation of indole and its derivatives.
吲哚乙酸是一种重要的吲哚衍生物,适宜浓度的吲哚乙酸是土壤保持活力的重要因素。过量的吲哚乙酸会对植物和微生物造成危害,吲哚乙酸降解微生物能够调节土壤中吲哚乙酸的浓度,解除过量吲哚乙酸造成的危害,对维持土壤健康起到了重要作用。研究吲哚乙酸的微生物降解十分必要,然而该方向的研究长期被忽视。申请人团队分离并鉴定了一株吲哚乙酸降解菌株Pseudomonas sp. LY1,本项目在该菌株现有工作基础上拟进行以下研究:以基因组、转录组数据为基础,利用基因敲除和回补定位功能基因,对关键基因进行体外克隆表达,蛋白纯化;研究酶的基本生化性质,利用Stopped-Flow、圆二色谱等技术研究关键酶的催化机理,揭示菌株LY1吲哚乙酸上游降解途径的分子机理。本研究将为微生物代谢吲哚类化合物的分子机理研究提供参考。

结项摘要

吲哚乙酸是一种重要的植物生长素,广泛的分布于植物体内和根际区域。在植物生长,植物与微生物互作中扮演了重要的角色。吲哚乙酸的微生物降解对于微生物植物互作及维持根际吲哚乙酸动态平衡起到了重要作用,但是微生物降解吲哚乙酸的分子机制仍不清楚。本项目分离并鉴定了一株能够以吲哚乙酸作为唯一碳、氮源进行生长的菌株Pseudomonas sp. LY1,本项目利用HPLC、LC-MS等技术对中间代谢产物进行了分离、纯化和鉴定,并解析了吲哚乙酸的降解途径。吲哚乙酸首先生成dioxindole-3-acetic acid,随后可以通过2条途径进行后续降解,第一条途径中dioxindole-3-acetic acid被进一步降解为靛红,靛红被催化或自我分解为靛红酸,靛红酸会被转化为邻氨基苯甲酸。另一条途径中dioxindole-3-acetic acid会生成邻苯二酚,并通原儿茶酸途径降解。这是首次在一个菌株中同时发现吲哚化合物降解的两条主要代谢途径。进一步,基于基因组、蛋白质组和生物信息学分析,本研究发现了一个与吲哚乙酸降解的基因簇iad cluster,该基因簇的表达受到了吲哚乙酸的诱导,蛋白质组数据也证明在吲哚乙酸存在的情况下,该基因簇上面的蛋白表达量显著上升(1.5~100倍)。在该基因簇上面发现了与吲哚乙酸降解相关的基因簇iadHABICDEFG,与邻苯二酚和原儿茶酸降解的基因簇catBCA和pcaABCDEF。通过基因敲除和回补,证明了iadA负责催化吲哚乙酸降解的第一步,吲哚乙酸转化为dioxindole-3-acetic acid的反应,而iadB负责催化dioxindole-3-acetic acid的转化。本项目首次利用蛋白质组分析进行了微生物降解吲哚类化合物的分析研究,并且发现了IadB催化了dioxindole-3-acetic acid的降解。本研究将为后续吲哚类化合物的降解提供参考。

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)
Arthrobacter sp. 2PR降解2-羟基吡啶动力学及降解特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生物工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡春辉;徐青;于浩
  • 通讯作者:
    于浩
Microbial Degradation of Nicotinamide by a Strain Alcaligenes sp. P156
产碱菌菌株对烟酰胺的微生物降解。
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-40199-0
  • 发表时间:
    2019-03-06
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Hu, Chunhui;Zhao, Shuxue;Yu, Hao
  • 通讯作者:
    Yu, Hao
A novel gene, encoding 3-aminobenzoate 6-monooxygenase, involved in 3-aminobenzoate degradation in Comamonas sp strain QT12
编码 3-氨基苯甲酸 6-单加氧酶的新基因,参与丛毛单胞菌 QT12 菌株中 3-氨基苯甲酸的降解
  • DOI:
    10.1007/s00253-018-9015-4
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Yu, Hao;Zhao, Shuxue;Guo, Lizhong
  • 通讯作者:
    Guo, Lizhong
Isolation of a 3-hydroxypyridine degrading bacterium, Agrobacterium sp. DW-1, and its proposed degradation pathway
3-羟基吡啶降解细菌农杆菌的分离。
  • DOI:
    10.1186/s13568-019-0782-9
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    AMB Express
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhao Shuxue;Hu Chunhui;Guo Lizhong;Li Kuiran;Yu Hao
  • 通讯作者:
    Yu Hao
Novel Gene Encoding 5-Aminosalicylate 1,2-Dioxygenase from Comamonas sp. Strain QT12 and Catalytic Properties of the Purified Enzyme
编码丛毛单胞菌属 5-氨基水杨酸 1,2-双加氧酶的新基因。
  • DOI:
    10.1128/jb.00395-17
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Journal of Bacteriology
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Hao Yu;Shuxue Zhao;Lizhong Guo
  • 通讯作者:
    Lizhong Guo

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其他文献

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    2016
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    --
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    谭明敏;杨旻;仲子航;于全骥;于朝雷;周佳薇;倪森淼;蔡丽馨;于浩;柏建岭;陈峰
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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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