课题基金 / 基金详情

基于逆生物合成分析的红曲色素基因簇最小化研究

批准号:
31401631
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
李牧
依托单位:
学科分类:
食品生物化学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏虹、彭茂民、何毅、刘庆培、戴阳、丁晓莉

项目摘要

结项摘要

项目成果

李牧的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
红曲色素(Monascus pigments, MPs)是红曲菌(霉)分泌的主要次生代谢产物之一,有上千年应用历史,也是近年我国增长最快的食品着色剂。MPs是包括红、橙、黄三类色素的混合物,由MPs基因簇表达的多个酶级联催化所得。尽管MPs的基因簇已报道,并采用基因敲除方法明确了其中少数基因的功能,但MPs合成途径仍不清楚。目前这种“基因—酶—产物”的正向思路研究合成途径,结果往往不理想,所以一种基于“产物—酶—基因”的逆生物合成分析方法成为研究热点。本项目拟以前期获得的MPs主要组分之一,红斑胺(rubropunctamine,RM)为切入点,根据其结构,通过逆生物合成分析推导合成RM所必需的酶,在基因簇中搜索对应基因;在克隆、表达、分析上述基因功能的基础上,构建由这些基因组成的最小色素基因簇,在米曲霉中异源表达,以阐明RM合成途径。研究将为解析MPs合成途径提供另一种思路。
英文摘要
Monascus pigments (MPs), one class of the most important secondary metabolites produced by Monascus spp., has been used for more than thousands of years. The demand for MPs as food colorant is rapidly increased in China. MPs, the mixture of red, orange and yellow constituents, are catalyzed by enzymes produced by Monascus pigment biosynthetic gene cluster. Although one document reported about the MPs biosynthetic gene cluster, only a few gene functions have been identified. Therefore, the biosynthetic pathways of MPs are still unclear. To date, the study on biosynthetic pathway of MPs has mainly focused on the common route “genes—enzymes—metabolites”, but its efficiency is low. Recently, another method which is named as retrobiosynthetic analysis, based on the inverse route “metabolites—enzyme—gene”, has caught the attention. This study firstly set rubropunctamine (RM), one of the MPs main constituent, as starting-point of retrobiosynthetic analysis, and selected the corresponding genes for biosynthetic pathway of RM. Secondly, we will clone those genes and then construct the recombinant Aspergillus oryzae for heterologous expression of enzymes. The catalytic function of these enzymes will be further studied. At last, we will minimize biosynthetic gene cluster of RM in A. oryzae, and analyze the structure of secondary metabolites, on the purpose of exploring the biosynthetic pathway of RM. This research may provide a new method for exploration of MPs biosynthetic pathway.
红曲色素(Monascus pigments, MPs)作为食品着色剂,在东南亚地区应用已有上千年应用历史,也是我国近年来增长最快的食品着色剂之一。MPs是由红曲菌合成的主要次生代谢产物之一,具体地是由红曲色素合成基因簇(Monascus pigment biosynthetic gene cluster, MpBGC)所调控表达的多个酶共同催化所得。尽管已有研究报道采用基因敲除的方法探究了MpBGC中部分基因的功能,但大部分基因功能仍不明确,所以MPs的生物合成途径也仍不清楚。本项目以经典的红曲色素分子——红斑胺(rubropunctamine,RM)为研究切入点,首先采用逆生物合成分析方法推导RM的合成途径,推测需要MpBGC中的8个基因参与RM的合成;然后通过基因工程手段,在米曲霉宿主中单独和组合表达这8个基因;对各米曲霉转化子的产物以及体外单酶催化的产物进行了分析与鉴定,通过HRMS和NMR数据鉴定了10个中间产物与终产物的分子结构;最后根据产物结构和基因组合之间的关系,推导出RM的生物合成途径及对应的最小化基因簇,并通过构建的米曲霉转化子验证得到红曲色素分子,说明mpigA、mpigC、mpigD和mpigN这4个基因在米曲霉中是合成RM的最小基因簇结构。此外,本项目鉴定得到4个尚未见报道的具有新骨架结构的红曲色素分子,拓展了红曲色素骨架结构的多样性,并解析了1条相关的合成途径,初步推导了红曲色素的生物合成网络。本项目成功构建了最小基因簇并解析了RM的生物合成途径,同时,这些研究成果也为后续阐明红曲色素的生物合成网络建立了技术体系并奠定了理论基础。
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
DOI: --
发表时间: 2015
期刊: Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety
影响因子:
作者: [Wanping Chen, Yi He, Youxiang Zhou, Yanchun Shao, Yanli Feng, Mu Li, Fusheng Chen]
通讯作者: Fusheng Chen
Screening, purification, and characterization of a novel organic solvent-tolerant esterase, Lip2, from Monascus purpureus strain M7
紫红曲霉菌株 M7 中新型耐有机溶剂酯酶 Lip2 的筛选、纯化和表征
DOI: 10.1007/s00792-016-0907-x
发表时间: 2017-01
期刊: Extremophiles
影响因子: 2.9
作者: [Li-Jing Kang, Zi-Tong Meng, Chen Hu, Yan Zhang, Hai-Lun Guo, Qing Li, Mu Li]
通讯作者: Mu Li
Inactivation of the global regulator LaeA in Monascus ruber results in a species-dependent response in sporulation and secondary metabolism
红曲霉中全局调节因子 LaeA 的失活导致孢子形成和次生代谢的物种依赖性反应
DOI: 10.1016/j.funbio.2015.10.008
发表时间: 2016-03-01
期刊: FUNGAL BIOLOGY
影响因子: 2.5
作者: [Liu, Qingpei, Cai, Li, Chen, Fusheng]
通讯作者: Chen, Fusheng
Orange, red, yellow: biosynthesis of azaphilone pigments in Monascus fungi.
橙色、红色、黄色:红曲真菌中阿扎菲酮色素的生物合成
DOI: 10.1039/c7sc00475c
发表时间: 2017-07-01
期刊: Chemical science
影响因子: 8.4
作者: [Chen W, Chen R, Liu Q, He Y, He K, Ding X, Kang L, Guo X, Xie N, Zhou Y, Lu Y, Cox RJ, Molnár I, Li M, Shao Y, Chen F]
通讯作者: Chen F
共 6 条
    STE11蛋白激酶调控红曲霉菌丝分枝的分子机制研究
    • 批准号:
      32572534
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50.00万元
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      李牧
    • 依托单位:
    经典红曲色素组分的合成顺序及其生物合成机制研究
    • 批准号:
      32172181
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      李牧
    • 依托单位:
    红曲菌中嗜氮酮型和萘酮型黄色素生物合成的研究
    • 批准号:
      31871780
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      59.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      李牧
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金