CcpA介导的嗜热氧杆菌碳代谢物阻遏机制解析及解除研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21276096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Thermoanaerobacterium has gained great attention over the past decade years, motivated by their broader substrate spectra and higher ethanol/hydrogen yields. Carbon catabolite repression (CCR), defined as the control process that microorganisms preferentially utilize a rapidly metabolizable carbon source (normally glucose), along with inhibition of some gene expression and enzyme activities related to catabolism of non-preferred carbon resources, is observed in the bacterium. Although the physiological outcome is similar, the global mechanisms underlying CCR are completely different in different bacteria. In the research on Thermoanaerobacterium, the emphasis so far lies on the strain isolation and metabolic engineering. In this project, we attempt to elucidate the control mechanism of CCR in Thermoanaerobacterim. The concern will be focused on: 1) identification of carbon catabolite protein A (CcpA), which is a global transcriptional regulator functioning at the core of carbon catabolite repression; 2) construction of a mutant with ccpA deletion in the Thermoanaerobacterium chromosome; 3) construction of metabolite pathway and gene coexpression network through transcriptome sequencing and real-time PCR; 4) elimination of glucose repression on xylose utilization. These results could enhance our understanding on how CcpA influences the expression profile of central and carbohydrate-specific metabolic genes during CCR control in other industrial bacterium. Based on the mechanism insights, researchers will further give a feasible strategy for improving simultaneous utilization of mixed sugars, which is essential for commercial exploitation of lignocelluloses for the production of biofuels.
嗜热厌氧杆菌因具有广泛的底物谱和较高的底物转化率而引起科学家的关注。申请者研究发现该菌株有明显的碳代谢物阻遏(CCR)现象,即葡萄糖的存在会抑制其它糖类代谢。嗜热厌氧杆菌的研究多集中在菌株筛选和代谢途径改造,生化研究几乎空白。而CCR调控过程的复杂性,使得解析该微生物CCR机制、鉴定CCR调控关键因子势在必行。本课题以CCR的核心调控单元CcpA为切入点,克隆、鉴定T.aotearoense的CcpA编码基因,沉默CcpA,通过转录组测序和Real-Time PCR分析突变前后基因表达差异,对差异基因进行Pathway分析,建立差异基因共表达网络;同时在蛋白水平检测糖代谢酶活变化,以解析该类微生物的CCR机制,并设计验证CCR抑制的解除方案。由此获得的CCR调控机理及其解除方案,将为理解和降低其它工业微生物CCR抑制这一复杂而具有普遍性现象提供新的思路和方法。推动第二代生物燃料产业化进程。

结项摘要

本项目针对嗜热厌氧杆菌的碳代谢物阻遏(CCR)的科学问题,提出从CCR抑制关键蛋白CcpA入手,解析其机制的研究思路。研究通过功能互补实验、EMSA实验以及分子相互作用等检测方法(手段)结果表明,从目标菌株中获得的CcpA蛋白承担着该菌株的CCR调节作用,此外还鉴定了CCR相关功能蛋白HPr和HPrP。进一步的,本研究通过突变手段获得了碳耐受菌株,并通过转录组测序进一步解析了耐受菌株的分子机理,为后续该菌株的工业化应用提供了很好的基础和借鉴。在本项目资助下,申报人还展开了多项围绕该菌株的科研工作,如构建高产光学纯L-乳酸工程菌、克隆表达鉴定多个纤维素降解酶。项目结束时,申报人以通讯作者身份发表了SCI 论文7篇(第一标注),其中中科院分区一区论文4篇。另有一篇综述Pubmed文章(第一作者)被评为Most Cited Articles(他引已达67次)。申请发明专利7项,其中1项已授权,另有1项PCT专利(已进入国家审核阶段)。出版译著1部(科学出版社)。项目承担人职称晋升为教授,博士生导师。培养博士生1名,硕士3名。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Carbon Catabolite Repression and the Related Genes of ccpA, ptsH and hprK in Thermoanaerobacterium aotearoense.
奥特罗热厌氧杆菌中碳分解代谢物抑制及 ccpA、ptsH 和 hprK 相关基因。
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0142121
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhu M;Lu Y;Wang J;Li S;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
Technology prospecting on enzymes: application, marketing and engineering.
酶技术展望:应用、市场与工程
  • DOI:
    10.5936/csbj.201209017
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Computational and structural biotechnology journal
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Li S;Yang X;Yang S;Zhu M;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
Overexpression and characterization of a glucose-tolerant beta-glucosidase from T-aotearoense with high specific activity for cellobiose
来自 T-aotearoense 的对纤维二糖具有高比活性的耐葡萄糖 β-葡萄糖苷酶的过表达和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Li Zhe;Du Chenyu;Wang Jufang;Li Shuang
  • 通讯作者:
    Li Shuang
嗜热厌氧杆菌分解代谢物调控蛋白A的克隆鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    工业微生物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄雄亮;王菊芳;李爽;王小宁
  • 通讯作者:
    王小宁

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    李爽

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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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