微藻Synechococcus sp.低碳链脂肪酸累积的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41476122
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    89.0万
  • 负责人：
    缪晓玲
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The microalga Synechococcus sp. is used in the study, Researches on the effects of environmental factors on the synthesis of short chain fatty acids in miroalgal cells are conducted. The key environmental factors and the microalgal species which could stimulate the accumulation of short chain fatty acids in cells are expected to be obtained. By analyzing the relationship between the expression or mutation of FabB、FabF and FabH genes and environmental factors, the molecular mechanisms involved in the accumulation of short chain fatty acids in Synechococcus sp. are expected to be elucidated. The results are important to the knowledge of the function of the key genes related to the synthesis of short chain fatty acids and their expression regulation in miroalgae cells. It could also provide the scientific basis for the build of "bioengineering microalgae" and the breeding of short chain fatty acid-rich microalgae species.
以聚球藻Synechococcus sp.为材料，研究环境因子对Synechococcus sp.低碳链脂肪酸合成的影响，获取促进Synechococcus sp.低碳链脂肪酸累积的关键环境因子，获得高产低碳链脂肪酸的藻株；通过分析环境因子与低碳链脂肪酸合成相关基因FabB、FabF和FabH表达量之间的关系，以及FabB、FabF和FabH基因的缺失比较研究，搞清楚环境因子对Synechococcus sp.低碳链脂肪酸合成相关基因的调控机理，以及环境因子与脂肪酸组成变化间的作用机制。研究结果对阐明微藻细胞低碳链脂肪酸合成与累积的分子机制，以及与低碳链脂肪酸合成相关的重要基因功能及其表达调节等具有重要的理论意义；也可为未来开发利用微藻生产低碳链脂肪酸、以及利用代谢工程手段构建"工程微藻"生产低碳链脂肪酸和富含低碳链脂肪酸藻种的选育等提供科学指导。

结项摘要

低碳链脂肪酸甘油酯具有黏度低、延伸性好等特点，在食品、医药及日用化工等领域具十分广阔的应用前景。目前，我国主要以椰子和棕桐等植物为原料进行低碳链脂肪酸的生产。植物油脂受气候和土地资源等条件限制，成本较高。微藻以其生长速度快，含油量高，对土地要求低等优点成为人们的关注重点。蓝藻在某些特殊条件能积累较高的低碳链脂肪酸，但其相关机理目前还不清楚。植物和细菌中对β-酮酯酰合成酶（β-Ketoacyl ACP Synthase, KASI/II/III）的研究发现，KASI/II与脂肪酸的C4-C16延伸相关，KASIII负责脂肪酸碳链延伸的起始步骤。为了探究蓝藻低碳链脂肪酸的合成机制，本项目以聚球藻Synechococcus sp. PCC 7942为材料，研究了不同硝酸盐浓度、pH值、温度、光强、浅蓝菌素及培养时间对Synechococcus sp. PCC 7942生长和脂肪酸组成的影响；分析获取与聚球藻低碳链脂肪酸合成相关基因（Synpcc7942_0537对应FabB/F基因，酶为KASI/II和Synpcc7942_1455对应FabH基因，酶为KASIII），构建正义反义以及基因缺失突变株研究了相关基因的功能及其表达调控；并通过大肠杆菌突变株的异体互补，进一步说明目的基因与脂肪酸碳链延伸的关系，解析蓝藻的碳链延伸途径以及低碳链脂肪酸累积的分子机制；同时对相关蛋白进行了荧光定位。研究结果显示，较高浓度的浅蓝菌素（7.5 g/L）和培养早期（2 d-6 d）有利于低碳链脂肪酸（C12+C14）的累积，分别可达2.84%和2.44%，此时FabB/F基因表达量下调。对FabB/F和FabH的反义表达株和缺失突变株的脂肪酸组成分析显示，反义表达FabB/F和FabH时C14分别提高了65.19%和130%，突变条件下C14分别提高了10.79%（FabB/F）和6.47%（FabH），突变FabB/F时C8增加了6倍。研究结果提示聚球藻中FabB/F基因与脂肪酸延伸有关、具有将顺-16:1延伸为顺-18:1脂肪酸的功能；而FabH基因则与脂肪酸合成起始和延伸有关。这些基因的功能也进一步在大肠杆菌中得到验证。荧光定位显示相关蛋白分布在微藻的细胞膜上。上述研究结果可为未来利用代谢工程和分子生物学手段开发微藻低碳链脂肪酸资源提供科学指导。

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）
Nitrogen and hydrophosphate affects glycolipids composition in microalgae.
氮和磷酸氢盐影响微藻中的糖脂组成
  • DOI：
    10.1038/srep30145
  • 发表时间：
    2016-07-21
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Wang X;Shen Z;Miao X
  • 通讯作者：
    Miao X
Variation of fatty acid desaturation in response to different nitrate levels in Auxenochlorella pyrenoidosa
蛋白核辅助小球藻中不同硝酸盐水平的脂肪酸去饱和变化
  • DOI：
    10.1098/rsos.181236
  • 发表时间：
    2018-11
  • 期刊：
    Royal Society Open Science
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Qi Zhang;Zaizhi You;Xiaoling Miao
  • 通讯作者：
    Xiaoling Miao
Switching cultivation for enhancing biomass and lipid production with extracellular polymeric substance as co-products in Heynigia riparia SX01
Heynigia riparia SX01 中以细胞外聚合物为副产品的转耕方式提高生物量和脂质产量
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2016.12.039
  • 发表时间：
    2017-03-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Liu, Guodong;Miao, Xiaoling
  • 通讯作者：
    Miao, Xiaoling
Effects of light-emitting diodes under capped daily energy consumption with combinations of electric power and photoperiod on cultivation of Chlorella pyrenoidosa
每日能耗上限下发光二极管电功率与光周期组合对蛋白核小球藻培养的影响
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2016.01.041
  • 发表时间：
    2016-04-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Li, Jinhao;Bin, Hui;Miao, Xiaoling
  • 通讯作者：
    Miao, Xiaoling

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微藻油脂制备生物柴油的研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    太阳能学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    吴庆余;缪晓玲
  • 通讯作者：
    缪晓玲

其他文献

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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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