乳酸乳球菌N8基因组精简与高产nisin生物合成的适配微调及功能肽的修饰研究

批准号:
31770102
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
乔明强
依托单位:
学科分类:
C2102.合成生物学与生物改造技术
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张秀明、朱多龙、毛吉魏、李园子、王禾穗源、刘福露、符雨欣、乔万金
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中文摘要
乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)N8是公认食品级微生物,它可产生天然抗菌肽-乳链菌肽(Nisin)。利用合成生物学可精简基因组构建最优基因组底盘,通过与高效启动原件及功能模块适配可实现产物调节通路的协同及稳定遗传,可拓宽其在安全食品和重要医药等领域发挥更重要作用。本项目拟利用合成生物学技术手段,连续删减N8基因组构建底盘菌株;对nisin免疫耐受相关基因irpT和feuD敲除及nisI、nisFEG过表达微调N8免疫耐受能力,提高底盘细胞nisin产量;对N8菌中PKSs基因簇中pksC、pksB、pksA敲除及遗传互补,研究核糖体肽nisin与非核糖体肽PKSs合成之间协调机制。最终获得nisin高产最优基因组底盘菌株,提高nisin产业化水平,满足我国食品业对防腐剂需求。探索利用高产nisin优选底盘对外源功能肽有效环化修饰,为新型稳定性好生物多肽药物开发提供新技术。
英文摘要
Lactococcus lactis N8 is a recognized as food-grade microorganism which can produce natural antimicrobial peptides - nisin. Synthetic biology technology can be used to streamline the genome for constructing the optimal genomic cell chassis. The synergistic effect and the stable inheritance of product regulatory pathway can be achieved through combining the efficient promoter and the functional module adapter. The application of the food-grade L.lactis can be expanded, especially in terms of safe food and pharmaceutical products. This project intends to use synthetic biology techniques to reduce L. lactis genome. With the knockout of immune tolerance related genes irpT and feuD and the over-expression of immunity genes of nisI and nisFEG may improve nisin production in the cell chassis. Deletion of PKSs gene clusters such as pksC, pksB, pksA in L. lactis N8 and the genetic complement of those genes, respectively to reveal the coordinate regulation mechanism between synthesis of ribosomal peptide Nisin and non-ribosomal peptide PKSs. Finally achieving optimized genome chassis strains with high yield of nisin to provide reliable support to improve the level of industrialization of nisin and meet the needs of food preservatives of antimicrobial peptides in China. Using an optimized genome chassis with high nisin productivity could modify heterologous functional peptides in vivo efficiently, which can provide a new technical method to increase the stability and yield of drug based functional peptides.
乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)是公认的食品级微生物,它可以产生天然抗菌肽-乳链菌肽(Nisin)。利用合成生物学手段可精简乳酸乳球菌基因组从而构建最优底盘菌株,随后通过与高效启动元件及功能模块适配,可实现产物调节通路的协同及稳定遗传。通过阐明乳酸乳球菌多重压力耐受性机制,可拓宽其在安全食品和医药等领域的应用。本项目基于合成生物学技术手段成功建立且优化了乳酸乳球菌删减方法并对乳酸乳球菌基因组进行连续删减,构建的底盘菌株达到了目前国际上最大的精简程度;通过转录组的数据分析成功构建了乳酸乳球菌的强启动子元件文库;通过对影响乳酸乳球菌nisin耐受性的基因以及片段(feuD,irpT 和prophage-related fragment)的研究,成功构建了高nisin耐受性的底盘菌株。此外,我们探索了胞内nisin 合成系统对外源功能肽的有效修饰,构建了外源多肽类药物表达质粒pG-PSA,并且在乳酸乳球菌N8中成功的表达了 PSA也检测到环化后的PSA保持了特定的酶活;我们对乳酸乳球菌N8中PKSs基因簇中的pksC、pksB、pksA基因进行了敲除及遗传互补,研究了核糖体肽nisin与非核糖体肽PKSs之间的协调机制;我们还探索了2,3 -丁二醇脱氢酶的调控基因以及证明了乳酸菌生产2,3-丁二醇可能性;我们还利用 L. lactis N8共表达食品安全级抗菌肽nisin Z和leucocin C,扩大乳酸菌的杀菌范围。本项目最终获得的最优基因组底盘菌株减小了代谢负担,这对于nisin的生产以及高附加值的外源蛋白的表达是极为有利的,奠定了乳酸乳球菌作为食品安全级细胞工厂的重要基础;成功利用乳酸乳球菌实现外源功能肽的胞内有效环化修饰,为新型稳定性好的生物多肽药物开发提供新技术。本项目成果的推广将拓宽乳酸菌的安全食品和医药等领域的广泛应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Restructured Lactococcus lactis strains with emergent properties constructed by a novel highly efficient screening system
由新型高效筛选系统构建的具有新兴特性的重组乳酸乳球菌菌株
DOI:10.1186/s12934-019-1249-z
发表时间:2019-11
期刊:Microbial Cell Factories
影响因子:6.4
作者:Liu Fulu;Zhang Yating;Qiao Wanjin;Zhu Duolong;Xu Haijin;Saris Per Erik Joakim;Qiao Mingqiang
通讯作者:Qiao Mingqiang
Peptide dendrimers G3KL and TNS18 inhibit Pseudomonas aeruginosa biofilms
肽树枝状聚合物 G3KL 和 TNS18 抑制铜绿假单胞菌生物膜
DOI:10.1007/s00253-019-09801-3
发表时间:2019-07-01
期刊:APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
影响因子:5
作者:Han, Xiao;Liu, Yujie;Qiao, Mingqiang
通讯作者:Qiao, Mingqiang
Co-expression of Nisin Z and Leucocin C as a Basis for Effective Protection Against Listeria monocytogenes in Pasteurized Milk.
Nisin Z 和 Leucocin C 的共表达是有效预防巴氏杀菌牛奶中单核细胞增生李斯特氏菌的基础
DOI:10.3389/fmicb.2018.00547
发表时间:2018
期刊:Frontiers in microbiology
影响因子:5.2
作者:Fu Y;Mu D;Qiao W;Zhu D;Wang X;Liu F;Xu H;Saris P;Kuipers OP;Qiao M
通讯作者:Qiao M
Redox Protein OsaR (PA0056) Regulates dsbM and the Oxidative Stress Response in Pseudomonas aeruginosa
氧化还原蛋白 OsaR (PA0056) 调节铜绿假单胞菌中的 dsbM 和氧化应激反应
DOI:10.1128/aac.01771-20
发表时间:2021-03-01
期刊:ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY
影响因子:4.9
作者:Liu, Yujie;Ma, Yibing;Qiao, Mingqiang
通讯作者:Qiao, Mingqiang
OsaR (PA0056) Functions as a Repressor of the Gene fleQ Encoding an Important Motility Regulator in Pseudomonas aeruginosa
OsaR (PA0056) 作为铜绿假单胞菌中编码重要运动调节因子的基因 fleQ 的抑制子
DOI:10.1128/jb.00145-21
发表时间:2021-08
期刊:Journal of Bacteriology
影响因子:3.2
作者:Ma Yibing;Liu Yujie;Bi Yutong;Han Xiao;Jin Yongxin;Xu Haijin;Qiao Mingqiang
通讯作者:Qiao Mingqiang
铜绿假单胞菌DsbM调控抗氧化系统导致细菌耐药机制的研究
- 批准号:31470004
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:乔明强
- 依托单位:
真菌疏水蛋白HGFI自组装分子机制的研究
- 批准号:31170066
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:乔明强
- 依托单位:
利用乳酸乳球菌Nisin翻译后修饰系统对抗癌生物活性多肽的修饰及稳定性的研究
- 批准号:30970095
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:乔明强
- 依托单位:
铜绿假单胞菌致病性和耐药性相关新基因功能的研究
- 批准号:30570089
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:乔明强
- 依托单位:
应用Mu转座重组技术研究铜绿假单胞菌的抗药机理
- 批准号:30270075
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:乔明强
- 依托单位:
国内基金
海外基金
