甘氨酸和甘氨酰tRNA合成代谢对弹性丝蛋白在地衣芽胞杆菌中表达的影响机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31500074
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    王勤
  • 依托单位：
    湖北大学
  • 学科分类：
    C2102.合成生物学与生物改造技术
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Silk-elastin-like proteins (SELPs) are genetically engineered protein based biopolymers, which have drawn more and more attentions as ideal biomaterials for drug delivery and tissue engineering. This project will use Bacillus licheniformis , one generally recognized as safe strain, for the production of SELPs, and investigate the relationship between glycine/ glycyl-tRNA levels and SELP biosynthesis. This study will overexpress the genes serA, serC, serB, glyA, and itaE involved in glycine biosynthesis in B. licheniformis, and identify the rate limiting steps. At the same time, the key enzymes will also be analyzed by enzyme kinetic assay to determine other limiting factors for glycine biosynthesis. Through the enhancement of the glycine level in the cells, we will explore the effects of glycine metabolism on SELP biosynthesis. Meanwhile, the expression levels of tRNAGly and glycyl-tRNA synthetase will be enhanced to identify the impact for SELP production. This project will offer the fundamental regulation mechanism for building a highly effective and safe platform for the production of SELPs and similar protein materials at the commercial levels.
弹性丝蛋白是通过基因工程合成的蛋白质聚合物，是一种理想的生物医学材料，在靶向药物运输和细胞组织支架等方面有着广泛的应用前景。 本项目以地衣芽胞杆菌为宿主，开展甘氨酸和甘氨酰tRNA合成代谢对弹性丝蛋白表达的影响机制研究。本项目将在地衣芽孢杆菌WX02中过表达参与甘氨酸代谢的基因serA, serC, serB, glyA和 itaE，并通过监测甘氨酸含量确定影响合成的限制性步骤。 本研究还将进行甘氨酸合成代谢途径关键酶的酶学性质分析，确定影响甘氨酸代谢的其他因素。 通过强化菌体内甘氨酸合成代谢研究甘氨酸合成代谢水平对弹性丝蛋白合成的影响。同时，本研究还将强化表达tRNAGly和甘氨酰tRNA合成酶，确定甘氨酰tRNA合成代谢的提高对弹性丝蛋白产量的影响机制。 本研究对构建一个安全高效的弹性丝蛋白和类似蛋白质聚合物的生产平台，达到商业化生产的要求有着重要理论意义。

结项摘要

弹性丝蛋白是通过基因工程合成的蛋白质聚合物，是一种理想的生物医学材料，在靶向药物运输和细胞组织支架等方面有着广泛的应用前景。本项目的实验目是在地衣芽孢杆菌中生产生物材料弹性丝蛋白，我们已经在地衣芽孢杆菌中成功地表达了弹性丝蛋白，但表达量过低，只有大约20 mg/L,未达到预期的目标。我们对于宿主做了大量的改造工作，包括提高其体内甘氨酸含量的提高以及提高tRNAGly含量。然而，这些措施对于弹性丝蛋白表达量的提高帮助并不大。事实上，地衣芽孢杆菌中外源蛋白的表达量普遍不高，于是我们转而寻找更为普遍的解决方案，以期提高地衣芽孢杆菌中外源蛋白的表达量，打造更加普适的地衣芽孢杆菌外源表达平台。为了测试方便，我们转而使用更加容易检测且在地衣芽孢杆菌中表达量同样不高的绿色荧光蛋白作为报告蛋白。我们的研究表明，在地衣芽孢杆菌中利用dcas9抑制了RNA酶RNaseJ1后，绿色荧光蛋白的表达量得到了大幅上升，目前，这个表达系统还在进一步完善中，并准备用于弹性丝蛋白的表达，以期其表达量的大幅提高。

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（1）
Increased flux through the TCA cycle enhances bacitracin production by Bacillus licheniformis DW2
通过 TCA 循环的通量增加可增强地衣芽孢杆菌 DW2 的杆菌肽生产
  • DOI：
    10.1007/s00253-018-9133-z
  • 发表时间：
    2018-08-01
  • 期刊：
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Liu, Zhaoyuan;Yu, Wenli;Wang, Qin
  • 通讯作者：
    Wang, Qin
Enhanced production of poly-γ-glutamic acid by improving ATP supply in metabolically engineered Bacillus licheniformis
通过改善代谢工程地衣芽孢杆菌中的 ATP 供应来提高聚γ-谷氨酸的产量
  • DOI：
    10.1002/bit.26774
  • 发表时间：
    2018-10-01
  • 期刊：
    BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Cai, Dongbo;Chen, Yaozhong;Chen, Shouwen
  • 通讯作者：
    Chen, Shouwen
Rational design and medium optimization for shikimate production in recombinant Bacillus licheniformis strains
重组地衣芽孢杆菌菌株中莽草酸生产的合理设计和培养基优化
  • DOI：
    10.1016/j.procbio.2017.12.012
  • 发表时间：
    2017-12
  • 期刊：
    Process Biochemistry
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Siqi Zuo;Jun Xiao;Yuan Zhang;Xiaodong Zhang;Christopher T. Nomura;Shouwen Chen;Qin Wang
  • 通讯作者：
    Qin Wang
Optimization of Inexpensive Agricultural By-Products as Raw Materials for Bacitracin Production in Bacillus licheniformis DW2
廉价农副产品作为地衣芽孢杆菌DW2生产杆菌肽原料的优化
  • DOI：
    10.1007/s12010-017-2489-1
  • 发表时间：
    2017-06
  • 期刊：
    Applied Biochemistry and Biotechnology
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Wang Qin;Zheng Hui;Wan Xia;Huang Hongfeng;Li Junhui;Nomura Christopher T.;Wang Changjun;Chen Shouwen
  • 通讯作者：
    Chen Shouwen

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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]
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