双组分系统在长双歧杆菌抗胆盐胁迫反应中的调控机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31171740
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    任发政
  • 依托单位：
    中国农业大学
  • 学科分类：
    C2003.食品微生物学
  • 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

双歧杆菌具有重要的益生功能，但人体肠道中胆盐胁迫是其定植和发挥益生作用的主要限制因素。在胆盐胁迫条件下，双歧杆菌形成自身应激反应和抗性机制，研究表明双组分系统在细菌抗胁迫反应中发挥关键性的调控作用，而国内外关于该系统在双歧杆菌抗胆盐胁迫中的研究尚未起步。本项目以长双歧杆菌BBMN68为研究对象，利用转录组学和蛋白质组学技术分析BBMN68的抗胆盐胁迫反应，分离编码双组分系统基因，将感应调节蛋白基因在大肠杆菌中表达并纯化，采用体外DNA-蛋白质结合方法寻找感应调节蛋白的顺式作用元件，进一步通过序列比对确定其调控的靶基因或操纵子，然后利用体内缺失突变结合超量表达，明确感应调节蛋白的调控方式及其靶基因的生理功能。研究结果不仅为全面揭示双歧杆菌的抗胆盐胁迫机制奠定基础，同时为双歧杆菌益生作用的高效发挥提供依据。

结项摘要

双歧杆菌是人体肠道常见的共生微生物，一些双歧杆菌具有良好的益生保健功效，作为益生菌广泛应用于发酵乳制品的生产。双歧杆菌经口摄入后，最终定植于含有0.05% - 2.0%胆盐的大肠中。胆盐具有杀菌作用，因此耐受生理条件下的胆盐胁迫是双歧杆菌在人体发挥益生作用的必要条件。本课题采用转录组学和蛋白组学技术相结合的手段，筛选了Bifidobacterium longum BBMN68胆盐胁迫反应中的差异表达基因和蛋白质，重点研究了双组分系统SenX3-RegX3参与胆盐胁迫的机制，研究内容和成果如下：.（1）生物信息学分析揭示B. longum BBMN68的抗胆盐胁迫反应机制。首先建立B. longum BBMN68胆盐胁迫条件下转录组和蛋白组图谱，通过GO和COG聚类分析显示胆盐胁迫条件下的差异表达基因和蛋白参与菌体生理代谢的各个方面，进而利用NCBI、UniProt和KEGG数据库对差异表达基因和蛋白质的功能进行分析，同时采用异源表达系统对类溶血素蛋白参与胆盐耐受的功能进行验证，提出了双歧杆菌的抗胆盐胁迫反应机制。.（2）胆盐作为肠道环境信号促进B. longum BBMN68与宿主间相互作用。菌体自聚集和细胞粘附实验表明，胆盐胁迫条件下BBMN68菌体自聚集程度下降，同时对HT-29细胞的粘附能力提高了5倍，结果证实胆盐能够促进BBMN68对人体肠道的粘附定植。同时，自诱导剂-2 (AI-2)的合成受胆盐诱导，促进了B. longum BBMN68与其他肠道细菌的相互作用..（3） 双组分系统SenX3-RegX3在B. longum BBMN68胆盐胁迫反应中的调控作用。利用细菌单杂交和MEME分析工具预测了响应调节蛋白RegX3的DNA识别位点GARRACY，通过Target Explorer筛选了9个SenX3-RegX3的靶基因，进一步用体外EMSA验证了该双组分系统对pstS基因的调控；利用NICE表达系统异源超量表达pstS，重组菌株的胆盐耐受能力显著提高。结果表明双组分系统SenX3-RegX3能够感应胆盐胁迫信号，并激活pstS基因的表达，通过提高Pi摄取以加速体内ATP的积累，从而赋予菌体更高的抗胆盐胁迫水平。.本研究结果不仅为揭示双歧杆菌的抗胆盐胁迫反应提供了新的依据，也为深入研究其胆盐胁迫应答机制提出了新的思路。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Integrated Transcriptomic and Proteomic Analysis of the Bile Stress Response in a Centenarian-originated Probiotic Bifidobacterium longum BBMN68
百岁益生菌长双歧杆菌 BBMN68 胆汁应激反应的转录组学和蛋白质组学综合分析
  • DOI：
    10.1074/mcp.m114.039156
  • 发表时间：
    2014-10-01
  • 期刊：
    MOLECULAR & CELLULAR PROTEOMICS
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    An, Haoran;Douillard, Francois P.;Hao, Yanling
  • 通讯作者：
    Hao, Yanling
Functional role of pyruvate kinase from Lactobacillus bulgaricus in acid tolerance and identification of its transcription factor by bacterial one-hybrid.
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  • DOI：
    10.1038/srep17024
  • 发表时间：
    2015-11-19
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Zhai Z;An H;Wang G;Luo Y;Hao Y
  • 通讯作者：
    Hao Y

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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

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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]
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          K --> L[研究结束]
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