硫酸盐还原细菌共生代谢的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31170043
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    张卫文
  • 依托单位：
    天津大学
  • 学科分类：
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

微生物共生（syntrophy)是指两种生物共居在一起并彼此依赖对方以获得所必需的代谢能量。对微生物共生代谢形成以及维持的分子机制目前知之甚少。申请人计划使用硫酸盐还原菌普通脱硫弧菌及甲烷产生菌巴氏甲烷八叠球菌这一模式共生系统来研究微生物共生关系的代谢及调控机理。研究基于以下两个科学假设：一）微生物共生代谢关系的建立和维持可能涉及到专一性的基因/蛋白，以及代谢和调控途径；二）共生关系进化过程中，共生伙伴之间有着遗传信息的交流，这些被转移的基因可能执行着和共生代谢相关的重要职能。研究将发现和鉴定在 Desulfovibrio vulgaris 纯培养和共生培养中有差异表达的各种基因/蛋白，并对响应蛋白进行进化分析，研究结果将有助于从分子水平上解析微生物共生的代谢和调控机理。从长远看，对微生物共生代谢的研究将对有助于对复杂的微生物生态系统以及微生物生产甲烷的理解。

结项摘要

微生物共生代谢在自然环境以及工程厌氧生物反应器中的存在和重要作用已经被广泛认可。然而，迄今为止，人们对微生物共生代谢形成以及维持的分子机制却知之甚少。为了探究这一重要生物学理论问题，本课题使用硫酸盐还原菌普通脱硫弧菌 (Desulfovibrio vulgaris) 及甲烷产生菌巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri) 这一模式共生系统，围绕微生物共生机制这一科学问题，按计划展开了以下的技术开发和理论研究：1）首次使用单细胞基因分析技术研究微生物共生系统；2）代谢组研究方法的建立以及对微生物共生菌D. vulgaris 的分析；3) 单细胞全转录组技术的建立; 4）微生物共生系统的驯化和基因组分析。研究首次建立了针对原核微生物的转录组分析技术；发现了一系列和共生相关的基因，如基因簇（DVU0145，DVU0148和DVU0149）以及DVU2402；发表论文5篇, 申请专利1项。为进一步展开微生物共生系统的系统研究奠定了基础。

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）
RNA-seq based transcriptomic analysis of single bacterial cells
基于 RNA-seq 的单个细菌细胞转录组分析。
  • DOI：
    10.1039/c5ib00191a
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Integrative Biology
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Wang Jiangxin;Chen Lei;Chen Zixi;Zhang Weiwen
  • 通讯作者：
    Zhang Weiwen
Monitoring the Single-Cell Stress Response of the Diatom Thalassiosira pseudonana by Quantitative Real-Time Reverse Transcription-PCR
通过定量实时逆转录 PCR 监测硅藻假微型海链藻的单细胞应激反应。
  • DOI：
    10.1128/aem.03399-12
  • 发表时间：
    2013-03-01
  • 期刊：
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Shi, Xu;Gao, Weimin;Meldrum, Deirdre R.
  • 通讯作者：
    Meldrum, Deirdre R.
Integrated metagenomic and metatranscriptomic analyses of microbial communities in the meso- and bathypelagic realm of north pacific ocean.
北太平洋中层和深海区域微生物群落的综合宏基因组和宏转录组分析。
  • DOI：
    10.3390/md11103777
  • 发表时间：
    2013-10-11
  • 期刊：
    Marine drugs
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Wu J;Gao W;Johnson RH;Zhang W;Meldrum DR
  • 通讯作者：
    Meldrum DR
Single-cell analysis reveals gene-expression heterogeneity in syntrophic dual-culture of Desulfovibrio vulgaris with Methanosarcina barkeri.
单细胞分析揭示了脱硫弧菌与巴克甲烷八叠球菌互养双培养中的基因表达异质性
  • DOI：
    10.1038/srep07478
  • 发表时间：
    2014-12-15
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Qi Z;Pei G;Chen L;Zhang W
  • 通讯作者：
    Zhang W

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AI项目解读示例

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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