基于元基因组学的胃肠道芳香族化合物代谢酶类、功能与代谢途径研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31560305
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    许波
  • 依托单位：
    云南师范大学
  • 学科分类：
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 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

Aromatic compounds comprise the second largest group of organic carbon sources on earth, next to carbohydrates. Aromatic compounds are widespread in nature. Specialized microbial degradative pathways have evolved to overcome the resonance stabilized aromatic nucleus, thereby serving an integral role in the global carbon cycle. Furthermore, characterization of the bioprocessing enzymes comprising such pathways offers opportunities to engineer novel bioremediation and biofuel production strategies. This study based on the structured metagenomic library of the intestinal microbiota of Nycticebus pygmaeus, function driven screening of genes related to the metabolism of aromatic compounds, and focuses on the genetic diversity and pathways of this metabalism. This study investigates also the cloning, heterologous expression and functions of potential genes related to the metabolism of aromatic compounds. This research could lay the groundwork for the exploration and utililization of the intestinal microbe resources and provide a theoretical base for further studies on the metabolizing of aromatic compounds in natural environment.
芳香族化合物是地球上仅次于碳水化合物的第二大类有机碳源，在自然界中广泛存在。特殊的微生物降解途径可以裂解其稳定的芳香环，从而在地球碳素循环中发挥不可或缺的作用。因此，发现并鉴定参与该代谢途径的相关酶类将为新的生物修复和生物能源生产提供策略。本项目拟从已构建的倭蜂猴粪便微生物元基因组文库出发，对其进行芳香族化合物代谢相关酶类基因的功能筛选，研究胃肠道微生物中芳香族化合物代谢酶类基因的遗传多样性及其代谢途径，并对潜在的芳香族化合物代谢酶类功能基因进行克隆、异源表达及功能研究，为发掘和利用倭蜂猴胃肠道微生物资源奠定基础，同时为进一步认识和丰富环境中芳香族化合物代谢提供理论依据。

结项摘要

芳香族化合物是地球上仅次于碳水化合物的第二大类有机碳源，在自然界中广泛存在。特殊的微生物降解途径可以裂解其稳定的芳香环，从而在地球碳素循环中发挥不可或缺的作用。本项目基于元基因组学技术，针对倭蜂猴粪便微生物中芳香族化合物代谢酶类及基因的遗传多样性、功能及其代谢途径进行了以下研究。. 1.倭蜂猴粪便微生物元基因组文库的功能筛选及测序：以芳香族化合物作为唯一碳源，从已构建的倭蜂猴粪便微生物元基因组文库中筛选获得43个阳性克隆，提取Fosmid质粒进行高通量测序。. 2.测序结果的物种组成和芳香族化合物代谢相关基因组成的分析：通过基因功能注释，获得与芳香族化合物代谢有关的大量酶类及基因，主要来源于γ-Proteobacteria和Actinobacteria，含盖了芳香族化合物的好氧和杂合代谢途径。. 3.芳香族化合物代谢基因簇及基因的分析：获得来自Brevibacterium sp. 的完整苯乙酸代谢基因簇，其基因结构、分布和序列与放线菌门及其它革兰氏阳性菌的苯乙酸代谢基因簇存在明显差异。. 4.芳香族化合物代谢相关酶类基因的克隆表达及鉴定：对倭蜂猴粪便微生物宏基因组中获得的两个邻苯二酚1,2-双加氧酶基因（catPL12、catPLCgl）和两个酯酶基因（EstCf8、EstA12）进行了异源表达及纯化。酶学性质及功能研究发现，其酶学特性较好，在降解环境污染物和生产顺, 顺-己二稀二酸方面具有较大的应用潜力。. 结合上述测序分析及基因功能鉴定结果，发现倭蜂猴粪便微生物具有不同于其它环境及微生物来源的芳香族化合物代谢酶类、基因及基因簇，主要与芳香族化合物的好氧和杂合代谢途径相关。上述研究结果，为进一步深入研究倭蜂猴胃肠道微生物芳香族化合物的代谢途径及特点奠定了理论基础，并为倭蜂猴胃肠道微生物酶基因资源挖掘及有应用价值的新型酶的开发奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
倭蜂猴粪便微生物苯酚羟化酶和邻苯二酚1,2-双加氧酶基因多样性研究
  • DOI：
    10.13344/j.microbiol.china.150070
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    微生物学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    熊彩云;许波;戴利铭;李俊俊;唐湘华;慕跃林;杨云娟;周峻沛;丁俊美;黄遵锡
  • 通讯作者：
    黄遵锡
宏基因组学应用于耐盐酶类及耐盐基因研究的进展
  • DOI：
    10.13344/j.microbiol.china.180264
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    微生物学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨雁霞;张文洪;杨云娟;黄遵锡;唐湘华;李俊俊;慕跃林;许波
  • 通讯作者：
    许波
滇金丝猴粪便微生物来源的β-半乳糖苷酶基因的表达及酶学性质
  • DOI：
    10.13343/j.cnki.wsxb.20180468
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    微生物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文洪;杨雁霞;杨正凤;黄遵锡;李俊俊;唐湘华;杨云娟;吴倩;慕跃林;韩楠玉;许波
  • 通讯作者：
    许波
Genetic diversity of catechol 1,2-dioxygenase in the fecal microbial metagenome
粪便微生物宏基因组中儿茶酚1,2-双加氧酶的遗传多样性
  • DOI：
    10.1002/jobm.201700106
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Journal of Basic Microbiology
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Xu Bo;Xiong Caiyun;Deng Meng;Li Junjun;Tang Xianghua;Wu Qian;Zhou Junpei;Yang Yunjuan;Ding Junmei;Han Nanyu;Huang Zunxi
  • 通讯作者：
    Huang Zunxi
粪便微生物宏基因组来源的热稳定性邻苯二酚1,2-双加氧酶异源表达及酶学性质
  • DOI：
    10.13344/j.microbiol.china.160789
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    微生物学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓梦;杨正凤;黄遵锡;戴利铭;沈骥冬;李俊俊;唐湘华;慕跃林;周峻沛;丁俊美;韩楠玉;吴倩;许波
  • 通讯作者：
    许波

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  • 通讯作者：
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其他文献

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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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