农用抗生素-多氧霉素与马来亚霉素核苷骨架的比较生物合成研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Polyoxin is a peptidyl nucleoside antibiotic with significant bioactivity against phytopathengenic fungi, as a result, it has been extensively used in agriculture. Malayamycin is also a nucleoside agro-antibiotic which highlights remarkable antifungal bioactivity and application potentials. Our previous studies have illustrated the mechanism for the biosynthesis of the intermediate-octosyl acid in polyoxin nucleoside skeleton pathway, to our surprise, malayamycin nucleoside skeleton is structurally similar to octosyl acid, while its biosynthetic gene cluster contains all of the essential genes which are correspondingly homologous to those required for the biosynthesis of polyoxin nucleoside skeleton, implicating that the enzymatic reactions in the biosynthetic pathways of polyoxin and malayamycin nucleoside skeletons are highly amazing and unusual, however, the mechanism for the biosynthesis of both nucleoside skeletons has long remained elusive. This study, with combination of bioinformatic, genetic, and biochemical approaches, aims to decipher the nucleoside skeleton biosynthetic pathways of polyoxin and malayamycin at molecular level, and to elucidate the mechanisms of the distinctive enzymatic reaction(s) governing the structural diversities of both nucleoside skeletons, thereof laying a foundation for future studies on the combinatorial biosynthesis of this group of antibiotics.
多氧霉素(Polyoxin)为肽核苷类抗生素,由于其抗植物病原真菌活性显著,故在农业上广泛使用;马来亚霉素(Malayamycin)则是具有良好抗真菌生物活性及应用潜力的核苷类农用抗生素。本课题组前期研究揭示了多氧霉素核苷骨架中间代谢产物-庚糖酸的生物合成机理,令人惊奇的是,马来亚霉素核苷骨架与庚糖酸结构相似,但其生物合成基因簇中含有多氧霉素核苷骨架生物合成所必需的全部同源基因,由此暗示多氧霉素和马来亚霉素核苷骨架生物合成途径中拥有新奇的酶促反应;然而迄今为止,二者核苷骨架的生物合成机理一直悬而未决。本研究旨在综合生物信息学、遗传学和生物化学手段,从分子水平上解析多氧霉素和马来亚霉素核苷骨架的生物合成途径,同时破解调控二者核苷骨架结构差异的独特酶促反应机制,进而为今后该类抗生素的组合生物合成研究奠定基础。

结项摘要

多氧霉素(Polyoxin)为肽核苷类抗生素,由于其抗植物病原真菌活性显著,故在农业上广泛使用;马来亚霉素(Malayamycin)则是具有良好抗真菌生物活性及应用潜力的核苷类农用抗生素。本项目研究通过综合多学科研究手段,克隆了马来亚霉素的生物合成基因簇,解析了多氧霉素与马来亚霉素核苷骨架的生物合成途径,阐明了多氧霉素核苷骨架与肽基模块氨甲酰多氧草胺酸组装的酶促反应机理,进而从分子水平上揭示了多氧霉素与马来亚霉素核苷骨架的生物合成机理。此外,项目组通过与本团队结构生物学课题组合作,解析了假尿苷合成酶MalM(TruD)的晶体结构,并实现了假尿苷在大肠杆菌中的工程化产生;值得一提的是,本项目组成功改造多氧霉素工业菌株为细胞工厂,利用合成生物学策略,人工设计并合成了多个个结构新颖,活性显著的杂合抗生素,另外,本研究的相关成果已在合作企业得到产业化应用。与此同时,在本项目的支持下,项目组在相关核苷类抗生素的生物合成与合成生物学研究方面也获得可喜进展,从而为今后核苷类抗生素的应用基础研究奠定了坚实的基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
利用腺苷脱氨酶催化formycin A高效合成formycin B
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工业微生物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张培潮;张梦;王光远;陈文青;毛相朝
  • 通讯作者:
    毛相朝
Discovery and characterization of the tubercidin biosynthetic pathway from Streptomyces tubercidicus NBRC 13090.
结核链霉菌 NBRC 13090 结核菌素生物合成途径的发现和表征
  • DOI:
    10.1186/s12934-018-0978-8
  • 发表时间:
    2018-08-28
  • 期刊:
    Microbial cell factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu Y;Gong R;Liu X;Zhang P;Zhang Q;Cai YS;Deng Z;Winkler M;Wu J;Chen W
  • 通讯作者:
    Chen W
Biosynthesis of C-nucleoside antibiotics in actinobacteria: recent advances and future developments.
放线菌中C-核苷抗生素的生物合成:最新进展和未来发展
  • DOI:
    10.1186/s12934-021-01722-z
  • 发表时间:
    2022-01-04
  • 期刊:
    Microbial cell factories
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang M;Kong L;Gong R;Iorio M;Donadio S;Deng Z;Sosio M;Chen W
  • 通讯作者:
    Chen W
Divergent Biosynthesis of C-Nucleoside Minimycin and Indigoidine in Bacteria
C-核苷小霉素和靛蓝在细菌中的不同生物合成
  • DOI:
    10.1016/j.isci.2019.11.037
  • 发表时间:
    2019-12-20
  • 期刊:
    ISCIENCE
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Kong, Liyuan;Xu, Gudan;Chen, Wenqing
  • 通讯作者:
    Chen, Wenqing
An ATP-Dependent Ligase with Substrate Flexibility Involved in Assembly of the Peptidyl Nucleoside Antibiotic Polyoxin
一种具有底物灵活性的 ATP 依赖性连接酶,参与肽基核苷抗生素多氧菌素的组装
  • DOI:
    10.1128/aem.00501-18
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Gong, Rong;Qi, Jianzhao;Chen, Wenqing
  • 通讯作者:
    Chen, Wenqing

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    --
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  • 通讯作者:
    陈文青

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C-核苷类抗生素-间型霉素与吡唑霉素吡唑环单元的生物合成研究
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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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