恶臭假单胞菌SJTE-1降解17α-乙炔基雌二醇的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570099
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

17α-ethinylestradiol is one typical pollutant of environmental endocrine disrupting chemicals and pharmaceuticals and personal care products, with high biological activity, stable structure, strong toxicity and low remove efficiency. Biodegradation is the efficient method to eliminate this chemical. But as the unclear genetic background of the degradation strains, the wide existence of gene redundancy, and the lack of gene modification system, the biodegrading mechanism and metabolic pathways of 17α-ethinylestradiol in bacteria are still not clear. Pseudomonas putida SJTE-1 isolated by applicants has been confirmed with the capability of using 17α-ethinylestradiol as sole carbon source and biodegrading it into chemicals with no estrogenic activity. Its whole genome sequence and comparative proteomic analysis results showed that its genome contains multiple potential degradation genes. In this project, taking strain SJTE-1 as the research object, we plan to identify the degradation metabolites of 17α-ethinylestradiol and render its metabolic pathway. With the existing efficient continuous and scarless gene modification system, we will delete the potential 17α-ethinylestradiol-degrading genes one by one, construct the single- and multiple-knockout mutants, analyze their degradation properties, and determine the key degradation genes. Then, we will express the key genes in vitro, study the enzymatic properties and catalytic mechanisms of the recombinant proteins, and finally reveal the molecular degradation mechanism of 17α-ethinylestradiol in Pseudomonas. This research can promote the biodegradation mechanism study of 17α-ethinylestradiol, and provide an important theoretical basis for its environmental bioremediation.
17α-乙炔基雌二醇为口服避孕药与激素补充药的主要有效成分,是一种重要的环境污染物,结构稳定,难去除,毒性强。生物降解是其有效去除手段;但因降解菌株遗传背景不明、基因冗余存在和基因改造系统缺乏,17α-乙炔基雌二醇的生物降解机制与代谢途径仍不明确。申请人已鉴定的恶臭假单胞菌SJTE-1可直接以17α-乙炔基雌二醇为唯一碳源并将其高效降解;全基因组与蛋白组学结果显示其含有多个潜在降解基因。本项目拟以该菌株为对象,鉴定其代谢17α-乙炔基雌二醇的产物,绘制其代谢通路;利用已有的假单胞菌无痕连续基因改造系统,对预测的17α-乙炔基雌二醇降解基因进行单敲除和多基因组合敲除,鉴定突变体的降解性质,确定降解关键基因;异源表达关键基因,研究重组蛋白的酶学性质与催化机制,最终阐明假单胞菌降解17α-乙炔基雌二醇的分子机理。本研究可推动微生物降解17α-乙炔基雌二醇的机制研究,为其环境修复应用提供理论依据。

结项摘要

17α-乙炔基雌二醇为口服避孕药与激素补充药的主要有效成分,是一种重要的环境污染物。生物降解是其有效去除手段;但其机制与代谢途径仍不明确。本项目的主要研究内容是以假单胞菌菌株SJTE-1为对象,鉴定并明确其代谢17α-乙炔基雌二醇的中间产物、降解基因与关键酶等,阐明分子机理。主要进展包括:1. 鉴定了恶臭假单胞菌SJTE-1对不同浓度17α-乙炔基雌二醇的代谢性质。确定其可将17α-乙炔基雌二醇代谢转化为雌酮后,E1进一步在C9位发生了羟化与酮化开环,再进行后续降解。2.解析了假单胞菌降解雌激素的整体代谢网络与相关通路,证实了细菌可全面特异提高相关代谢通路蛋白的表达水平和重要的能量代谢水平来适应胁迫环境。3.确定了假单胞菌SJTE-1胞内存在多个酶参与雌激素的代谢,多个同工酶催化了第一步关键反应;两个短链脱氢酶和两P450是该菌株转化17α-乙炔基雌二醇的关键酶。4. 鉴定了多个可调控雌激素降解酶活性的转录因子,明确多个不同家族的转录因子同时调控单个酶的多重调控模式。5.分离鉴定了多株环境适应性强的雌激素高效降解菌株,解析了其降解性质与降解酶等。本项目达到了预期研究目标,可推动微生物降解17α-乙炔基雌二醇的机制研究,为其环境修复应用提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
One 3-oxoacyl-(acyl-Carrier-protein) reductase functions as 17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase in the estrogen-degrading Pseudomonas putida SJTE-1
一种 3-氧代酰基-(酰基-载体蛋白)还原酶在雌激素降解恶臭假单胞菌 SJTE-1 中充当 17 β-羟基类固醇脱氢酶
  • DOI:
    10.1016/j.bbrc.2018.10.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Wang Pingping;Zheng Daning;Wang Yanqiu;Liang Rubing
  • 通讯作者:
    Liang Rubing
Identification and genome analysis of Deinococcus actinosclerus SJTR1, a novel 17 beta-estradiol degradation bacterium
新型17β-雌二醇降解细菌Deinococcus actinosclerus SJTR1的鉴定和基因组分析
  • DOI:
    10.1007/s13205-018-1466-x
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    3 Biotech
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xiong Weiliang;Peng Wanli;Liang Rubing
  • 通讯作者:
    Liang Rubing
Characterization of 17-hydroxysteroid dehydrogenase and regulators involved in estrogen degradation in Pseudomonas putida SJTE-1
恶臭假单胞菌 SJTE-1 中参与雌激素降解的 17-羟基类固醇脱氢酶和调节因子的表征
  • DOI:
    10.1007/s00253-018-9543-y
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang Pingping;Zheng Daning;Peng Wanli;Wang Yanqiu;Wang Xiuli;Xiong Weiliang;Liang Rubing
  • 通讯作者:
    Liang Rubing
Isolation and characterization of an estrogen-degrading Pseudomonas putida strain SJTE-1
雌激素降解恶臭假单胞菌菌株 SJTE-1 的分离和表征
  • DOI:
    10.1007/s13205-018-1537-z
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    3 Biotech
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wang Pingping;Zheng Daning;Liang Rubing
  • 通讯作者:
    Liang Rubing
CrgA Protein Represses AlkB2 Monooxygenase and Regulates the Degradation of Medium-to-Long-Chain n-Alkanes in Pseudomonas aeruginosa SJTD-1
CrgA 蛋白抑制 AlkB2 单加氧酶并调节铜绿假单胞菌 SJTD-1 中长链正构烷烃的降解
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.00400
  • 发表时间:
    2019-03-12
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ji, Nannan;Wang, Xiuli;Liang, Rubing
  • 通讯作者:
    Liang, Rubing

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Isolation and characterization of Pseudomonas aeruginosa strain SJTD-2 for use in long-chain n-alkanes and crude oil degradation
用于长链正构烷烃和原油降解的铜绿假单胞菌菌株 SJTD-2 的分离和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐静;刘环;刘建华;梁如冰
  • 通讯作者:
    梁如冰
新型菌株法检测典型环境雌激素类物质
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周晶;梁如冰;刘建华;王文华
  • 通讯作者:
    王文华

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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