Acidovorax sp. JS3050分解代谢3,4-二氯硝基苯的机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870084
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Continuous evolution of metabolic pathways of microorganisms in the polluted environment are gradually adapting themself to the capability of degrading the synthetic chemicals. Compound 3,4-dichloronitrobenzene (3,4DCNB) is a toxic and persistent synthetic pollutant, which is a key starting material for the production of diuron and other herbicides. Up to now, no dichloronitrobenzene degrading bacteria or metabolic pathways have been reported. In a previous work, Acidovorax sp. JS3050 was isolated from the polluted soil and can grow with 3,4-dichloronitrobenzene as sole carbon, nitrogen and energy source. This strain was confirmed to metabolize 3,4DCNB by oxidation pathway and releases nitrite, and its metabolic activity of 3,4DCNB is inducible. This research aims to demonstrate the microbial 3,4DCNB catabolic pathway and key genes involved in this pathway. Genome sequencing, transcriptome sequencing, transposon insertion mutant libraries and other approaches will be used to search for the genes involved. Through gene expression, protein purification and products identification, the function of candidate genes will be characterized. Gene knockout and complementation will also help to clarify the 3,4DCNB metabolic pathways in this strain. This research is helpful for understanding the unknown metabolic pathways of dichloronitroaromatics, enhancing our understanding of the diversity and evolution of nitroarene metabolic pathways, as well as has potential application for bioremediation of 3,4DCNB contaminated environment.
污染环境中的微生物不断的适应性进化而逐渐具有了降解人工合成化合物的能力。具有毒性且难以降解的3,4-二氯硝基苯是生产敌草隆和其它除草剂的关键原料,为一种重要污染物。但迄今为止尚无任何二氯硝基苯降解菌更无其代谢途径的报道。前期工作中从污染土样中分离到一株能以3,4-二氯硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长的细菌Acidovorax sp. JS3050。该菌株在3,4-二氯硝基苯诱导下通过氧化途径代谢该物质,并释放亚硝酸根。本研究旨在通过基因组测序、差异转录组、插入突变文库等方法寻找代谢相关基因;通过基因表达与纯化,酶学研究,反应产物鉴定来确认基因功能;同时结合基因敲除与互补阐明该菌株降解3,4-二氯硝基苯的代谢途径。该研究有助于对尚未知晓的二氯硝基芳烃的代谢途径的认识,增强人们对硝基芳烃代谢途径多样性及进化的理解,并且对3,4-二氯硝基苯污染环境的生物修复具有潜在的应用价值。

结项摘要

硝基芳烃化合物被广泛应用于化学中间体、炸药、农药和染料的工业生产中,并由此引发了严重的水体和土壤污染。由于苯环的稳定性以及硝基的吸电子作用,该类化合物化学性质较为稳定且易在环境中长期积累,具有生殖毒性、致突变、致畸、致癌等特性,严重威胁人类的健康和生存环境。目前已经分离到多株微生物能够分别完全矿化多种硝基芳烃污染物并作为唯一的碳源、氮源和能源生长。这为硝基芳烃污染的生物治理和生物修复提供了可能。污染环境中的微生物不断的适应性进化而逐渐具有了降解人工合成化合物的能力。具有毒性且难以降解的3,4-二氯硝基苯(3,4DCNB)是生产敌草隆和其它除草剂的关键原料,是一种重要的污染物。但迄今为止尚无任何二氯硝基苯降解菌更无其代谢途径的报道。前期工作中从污染土样中分离到一株能以3,4-二氯硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长的细菌Diaphorobacter sp. strain JS3050。该菌株在该物质诱导下利用氧化途径代谢3,4DCNB,并释放亚硝酸根。本研究通过基因组测序等方法初步找到了相关基因;通过基因表达,酶学研究,反应产物鉴定确认了基因的功能。由染色体编码的三组分硝基芳烃双加氧酶DcnAaAbAcAd将3,4DCNB等化学计量数的转化为4,5-二氯邻苯二酚,随后由氯邻苯二酚1,2-双加氧酶DcnC催化4,5-二氯邻苯二酚的开环反应而逐渐进入三羧酸循环。该研究揭示了尚未知晓的二氯硝基芳烃的微生物代谢途径,增强了人们对硝基芳烃代谢途径多样性及进化的认识,并且对3,4DCNB污染环境的生物修复具有潜在的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Nag-like dioxygenase initiates 3,4-dichloronitrobenzene degradation via 4,5-dichlorocatechol in Diaphorobacter sp. strain JS3050
在 Diaphorobacter sp. 中,Nag 样双加氧酶通过 4,5-二氯儿茶酚启动 3,4-二氯硝基苯降解。
  • DOI:
    10.1111/1462-2920.15295
  • 发表时间:
    2020-11-10
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Gao, Yi-Zhou;Palatucci, Mallory L.;Zhou, Ning-Yi
  • 通讯作者:
    Zhou, Ning-Yi
A Bph-Like Nitroarene Dioxygenase Catalyzes the Conversion of 3-Nitrotoluene to 3-Methylcatechol by Rhodococcus sp. Strain ZWL3NT. Applied and Environmental Microbiology
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Gao Yi-Zhou;Liu Xiao-Yang;Liu Hong;Guo Yuan;Zhou Ning-Yi
  • 通讯作者:
    Zhou Ning-Yi
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最近组装的 2,3-二氯硝基苯在 Diaphorobacter sp. 中的降解途径。
  • DOI:
    10.1128/mbio.02231-21
  • 发表时间:
    2021-08-31
  • 期刊:
    mBio
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Li T;Gao YZ;Xu J;Zhang ST;Guo Y;Spain JC;Zhou NY
  • 通讯作者:
    Zhou NY
Biodegradation of 2-bromonitrobenzene by Pseudomonas stutzeri ZWLR2-1
施氏假单胞菌 ZWLR2-1 对 2-溴硝基苯的生物降解
  • DOI:
    10.1016/j.ibiod.2018.12.008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lei Wang;Yi-Zhou Gao;Huan Zhao;Ying Xu;Ning-Yi Zhou
  • 通讯作者:
    Ning-Yi Zhou

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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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