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LysR家族转录因子LrpG影响温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的分子机理研究
结题报告
批准号:
31870066
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
饶志明
依托单位:
学科分类:
C0104.微生物遗传与生物合成
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘学玮、尤甲甲、孙杨、林春、李静、刘会灵、孙长皓、刘晶
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中文摘要
灵菌红素具有抗细菌和抗肿瘤等功能,在自然界主要由微生物合成。本项目组前期筛选得到一株产灵菌红素菌株Serratia marcescens JNB5-1,该菌合成灵菌红素受温度调控,28℃灵菌红素产量为6.49 g/L,37℃仅为0.14 g/L。关于温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的机制目前尚不清楚。本项目拟在前期发现LysR家族转录因子LrpG在影响温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的重要作用基础上,组合比较转录组学分析、ChIP-Seq、RT-qPCR、融合报告基因构建、EMSA和GST Pull-down assay等技术解析LrpG调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的作用靶点和信号通路。组合lrpG-lacZ融合报告基因构建和Tn5G转座子插入等技术确定lrpG受温度调控上游基因。在解析温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素分子机理基础上,利用系统代谢工程策略构建37℃高产灵菌红素粘质沙雷氏菌。
英文摘要
Prodigiosin, which has important functions such as antibacterial and antitumor, is mainly synthesized by microorganism in nature. In our previous work, a strain Serratia marcescens JNB5-1, capable of producing prodigiosin effectively was isloated. The prodigiosin production of this strain was regulated by temperature dramatically. S. marcecens JNB5-1 can produce 6.49 g/L prodigiosin at 28°C, while that is only 0.14 g/L at 37°C. The molecular mechanisms how the temperature regulate the Serratia marcescens synthesis of prodigiosin remain unclear. In our previous work, we had identified that LysR family transcriptional regulator LrpG plays an important role in affecting temperature regulation of Serratia marcescens biosynthesis of prodigiosin. In this project, we will combination of comparative transcriptional assay, ChIP-Seq assay, RT-qPCR, fusion reporter gene construction, EMSA and GST Pull-down assay to determine the binding site and signal pathway of LrpG regulates Serratia marcescens production prodigiosin. Combination of lrpG-lacZ fusion reporter gene construction and Tn5G transposon insertion mutation technique to determine the upstream regulatory gene of lrpG controlled by temperature. Based on unravel the molecular mechanism of temperature controlling the Serratia marcescens biosynthesis prodigiosin, we will construct a 37℃ high yield prodigiosin producing strain by systematic metabolic engineering control strategy.
灵菌红素具有抗细菌和抗肿瘤等功能,主要由粘质沙雷氏菌等微生物合成。温度在调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素方面扮演重要作用。本项目以产灵菌红素粘质沙雷氏菌JNB5-1为研究对象,组合比较转录组学分析、RT-qPCR、凝胶阻滞实验EMSA、细菌双杂交实验和Western blot等实验证实,温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的分子机理为:双组分调控系统CpxR/CpxA响应温度调控,通过磷酸化激活CpxR的方式,调控灵菌红素合成基因簇pig基因簇的表达水平,进而影响粘质沙雷氏菌合成灵菌红素。此外,较30℃发酵条件相比,灵菌红素及其前体物质编码基因表达水平在37℃显著下调,也是导致菌株在37℃基本不合成灵菌红素的原因所在。在解析温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素分子机制的基础上,本项目通过系统代谢工程策略,最终构建得到了37℃可有效合成灵菌红素的粘质沙雷氏菌工程菌株。同时,本项目还筛选得到了粘质沙雷氏菌合成灵菌红素新型调控因子RcsB、MetR和PsrA。组合比较转录组学分析、RT-qPCR、融合报告基因的构建和EMSA等实验发现,转录因子RcsB和MetR分别通过负调控灵菌红素合成正调控因子FlhDC和PigP的表达水平调控菌株合成灵菌红素,转录因子PsrA通过直接调控pig基因簇的表达水平调控菌株合成灵菌红素。对转录因子RcsB、MetR和PsrA的功能进行解析发现,RcsB、MetR和PsrA参与调控粘质沙雷氏菌多种细胞进程。. 项目资助期间,相关研究成果发表在Nucleic Acids Res、Sci Adv、Appl Environ Microbiol、Front Microbiol等期刊。申请国家发明专利9项,获授权国家发明专利7项。本项目的实施,为系统代谢工程构建高效合成灵菌红素的粘质沙雷氏菌细胞工厂以及研究其他物种中RcsB、MetR和PsrA蛋白的功能提供了重要借鉴。
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
Insight into the thermostability of thermophilic L-asparaginase and non-thermophilic L-asparaginase II through bioinformatics and structural analysis
通过生物信息学和结构分析深入了解嗜热L-天冬酰胺酶和非嗜热L-天冬酰胺酶II的热稳定性
DOI:10.1007/s00253-019-09967-w
发表时间:2019-09-01
期刊:APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
影响因子:5
作者:Li, Xu;Zhang, Xian;Rao, Zhiming
通讯作者:Rao, Zhiming
LysR-Type Transcriptional Regulator MetR Controls Prodigiosin Production, Methionine Biosynthesis, Cell Motility, H2O2 Tolerance, Heat Tolerance, and Exopolysaccharide Synthesis in Serratia marcescens
LysR 型转录调节因子 MetR 控制粘质沙雷氏菌中灵菌红的产生、蛋氨酸生物合成、细胞运动、H2O2 耐受性、耐热性和胞外多糖合成
DOI:10.1128/aem.02241-19
发表时间:2020-02-01
期刊:APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
影响因子:4.4
作者:Pan, Xuewei;Sun, Changhao;Rao, Zhiming
通讯作者:Rao, Zhiming
Comparative transcriptome analysis reveals metabolic regulation of prodigiosin in Serratia marcescens
比较转录组分析揭示粘质沙雷氏菌中灵菌红素的代谢调节
DOI:10.1007/s43393-021-00028-w
发表时间:2021-04
期刊:Systems Microbiology and Biomanufacturing
影响因子:--
作者:Yang Sun;Lijun Wang;Tolbert Osire;Weilai Fu;Ganfeng Yi;Shang-Tian Yang;Taowei Yang;Zhiming Rao
通讯作者:Zhiming Rao
Significantly enhancing production of trans-4-hydroxy-L-proline by integrated system engineering in Escherichia coli
通过集成系统工程在大肠杆菌中显着提高反式-4-羟基-L-脯氨酸的产量
DOI:10.1126/sciadv.aba2383
发表时间:2020-05-01
期刊:SCIENCE ADVANCES
影响因子:13.6
作者:Long, Mengfei;Xu, Meijuan;Rao, Zhiming
通讯作者:Rao, Zhiming
Regulator RcsB Controls Prodigiosin Synthesis and Various Cellular Processes in Serratia marcescens JNB5-1
调节器 RcsB 控制粘质沙雷氏菌 JNB5-1 中灵菌红素的合成和各种细胞过程
DOI:10.1128/aem.02052-20
发表时间:2021-01-01
期刊:APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
影响因子:4.4
作者:Pan, Xuewei;Tang, Mi;Rao, Zhiming
通讯作者:Rao, Zhiming
大肠杆菌DNA聚合酶III突变体DnaEI171L抑制噬菌体复制的分子机制解析及抗噬菌体底盘细胞构建
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
基于组合生物学强化Mycobacterium neoaurum降解植物甾醇侧链的代谢改造
  • 批准号:
    31570085
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
解淀粉芽孢杆菌2,3-丁二醇逆向转化3-羟基丁酮的代谢机制及调控研究
  • 批准号:
    21276110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
产甘油假丝酵母甘油合成关键酶催化机理及其受高渗透压诱导分子机制研究
  • 批准号:
    30970056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
一步法高产1,3丙二醇产甘油假丝酵母工程菌的构建
  • 批准号:
    20676053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
应用耐高渗酵母过量合成甘油基因培育高抗非生物逆境植物
  • 批准号:
    30570142
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
应用耐高渗酵母过量合成甘油基因培育高抗非生物逆境植物
  • 批准号:
    30300027
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    饶志明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金