多杀菌素及其衍生物的合成生物学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 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

Spinosad and its analogs produced by Saccharopolyspora spinosa are a serial promising macrolide insect control agents produced by Saccharopolyspora spinosa. Spinosad was awarded with the ‘Presidential Green Chemistry Challenge Awards’ of US for its high efficacy and low toxicity properites. The most tough problem needs to be solved is the difficulty of genetic manipulation and the instability of the fermentation. This project is focusing on the study of manufacture of spinosad and its analogs based on synthetic biology approach. The biosynthetic gene clusters responsible for spinosad will be assembled in a shuttle BAC plasmid by Gibson Assembly, and introduced to several heterologous strains such as Streptomyces avermitilis, S. coelicolor and S. venezuela which have been optimized as appropriate chassises for spinosad expression. Multiple omics analysis, computational biology study will identify the strategy for module improvement. Compatibility of the synthetic microbial systems will be studied through codon optimization, promoter optimization, RBS engineering, construction of regulatory modules and improving the modularity of each parts. We aim to construct 1 or 2 new microbial systems for heterologous production of spinosad and obtain 3 to 5 new analogs. This project will not only fit the demand of agricultural production and fermentation industry in China, but also the theoretical issues of synthetic biology. In addition, it will enrich and improve the research framework of synthetic biology in China and realize technological innovation in related areas.
多杀菌素是由刺糖多孢菌产生的一类新型大环内酯类农用抗生素,因高效低毒而获得美国“总统绿色化学品挑战奖”。目前我国仍未突破其技术垄断实现国产化。刺糖多孢菌遗传操作困难、产素稳定性差是关键问题之一。本项目以多杀菌素及其衍生物的合成生物学研究为主题,拟应用Gibson assembly方法构建多杀菌素生物合成基因簇并导入到背景清晰的适合多杀菌素表达的底盘细胞(如阿维链霉菌、委内瑞拉链霉菌、天蓝色链霉菌)进行异源表达;经过组学分析、计算生物学研究确定模块的改造策略;通过密码子优化、启动子优化、RBS改造、调控模块构建、提高各元件模块化性能等进行合成微生物体系的适配性研究;最终集成产生多杀菌素的新微生物体系1-2个、结构得到修饰的新多杀菌素衍生物3-5个,为我国多杀菌素的产业化奠定基础,也为进一步丰富和完善合成生物学研究框架、实现相关领域的技术创新进行探索。

结项摘要

多杀菌素是由刺糖多孢菌产生的高效低毒杀虫药,本项目进行了多杀菌素的合成生物学研究,成功将多杀菌素生物合成基因簇克隆至 pCC1BAC 载体中,进行了多杀菌素鼠李糖合成相关基因的克隆,再利用red/ET重组技术改造BAC载体,得到了可用于大肠杆菌-链霉菌结合转移的穿梭BAC载体pSETBAC::SPINOSYN,用结合转移的方法,将上述载体转入阿维链霉菌、白色链霉菌、天蓝色链霉菌等宿主中,但是经过多次尝试,均未获得转化子。因此调整了研究方案,从微生物资源入手,通过单菌多产物、表观遗传调控、共培养等多种方法,有效提高微生物次级代谢产物的多样性,从中筛选具有杀虫等活性的微生物天然产物。我们从1株真菌中筛选获得了具有较好杀虫活性的天然产物C1、C2,LD50均为12.5µg/ml;C7、C8,LD50均为25µg/ml;有望成为杀虫新药的候选化合物。此外还筛选获得了具有抗真菌、抗病毒等活性的微生物天然产物,为微生物来源的新药发现奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A new abyssomicin polyketide with anti-influenza A virus activity from a marine-derived Verrucosispora sp. MS100137
一种新的阿比索米星聚酮化合物,具有来自海洋来源的 Verrucosispora sp 的抗甲型流感病毒活性。
  • DOI:
    10.1007/s00253-019-10217-2
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhang, Jingyu;Li, Bixiao;Liu, Xueting
  • 通讯作者:
    Liu, Xueting
Inducing secondary metabolite production of Aspergillus sydowii through microbial co-culture with Bacillus subtilis.
通过与枯草芽孢杆菌的微生物共培养诱导sydowii曲霉次级代谢产物的产生
  • DOI:
    10.1186/s12934-021-01527-0
  • 发表时间:
    2021-02-12
  • 期刊:
    Microbial cell factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Sun Y;Liu WC;Shi X;Zheng HZ;Zheng ZH;Lu XH;Xing Y;Ji K;Liu M;Dong YS
  • 通讯作者:
    Dong YS

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其他文献

Detection of DNA hybridization using a cationic polyfluorene polymer as an enhancer of luminol chemiluminescence
使用阳离子聚芴聚合物作为鲁米诺化学发光增强剂检测 DNA 杂交
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    2016-11
  • 期刊:
    Microchim Acta
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱天顺;刘梅;申恒伦;蒋万祥;王丽虹;渠晓东;潘保柱
  • 通讯作者:
    潘保柱

其他文献

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刘梅的其他基金

阿维菌素高产相关基因的解析与优化
  • 批准号:
    31170095
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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