基于RNA-Seq的裂殖壶菌响应氧因子调控的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21306085
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Docosahexaenoic acid (DHA) is one of the important ω-3 long-chain polyunsaturated fatty acids, which plays a major role in promoting the development of neurons cells and preventing angiocardiopathy. Recently, microbial oil production has attracted much attention. The problem of the unclear regulation mechanism of double bonds formation and carbon chain enlongation in oleaginous microorganism is concerned in this study. Taking the phenomenon that oxygen could regulate the synthetic efficiency of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids as a breakthrough, transcriptomics will be applied to get differential intracellular gene expression profiles of Schizochytrium sp. under different oxygen supply conditions and different fermentation stages. Based on bioinformatics database and statistical software, the key regulatory genes related to double bonds formation and carbon chain enlongation will be achieved. At the same time, genetic transformation system will be developed to knockout or overexpress the specific key genes. The intrinsic mechanism of the key regulatory factor for DHA synthesis by Schizochytrium sp. will also be elaborated. In addition, the regulation mechanism will be revealed to explain how oxygen factor induced the metabolic shift of saturated fatty acid and unsaturated fatty acid pathways in Schizochytrium sp. A new research line will be proposed to get key regulatory factors based on transcriptomics for microorganism who have no genomic information. What we discussed will also be significant to reveal the regulation mechanism of unsaturated fatty acid biosynthesis in oleaginous microorganism.
二十二碳六烯酸(DHA)是一种重要的ω-3长链多不饱和脂肪酸,具有促进神经细胞发育、预防心血管疾病等功效。近年来,利用微生物产油已成为研究热点。本研究针对产油微生物中不饱和双键形成及碳链延长调控机制不明晰这一问题,以氧刺激可改变裂殖壶菌胞内饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸合成效率这一现象为切入点,采用转录组学的研究手段,利用RNA-Seq技术获取在不同氧供应条件及生长产油期裂殖壶菌胞内基因差异表达图谱,结合生物信息学和统计学软件挖掘与不饱和双键形成、碳链延长相关的关键调控基因;构建裂殖壶菌遗传转化体系对关键基因进行过量表达或定点敲除,阐述关键调控因子对裂殖壶菌合成DHA的内在作用机制,揭示氧因子诱导裂殖壶菌胞内饱和与不饱和脂肪酸合成途径偏转的调控机理,发展一条适用于非模式微生物基于转录组样本获取关键调控因子的新路线,对揭示产油微生物不饱和脂肪酸的合成及调控机制具有重要意义。

结项摘要

二十二碳六烯酸(DHA)是一种重要的ω-3长链多不饱和脂肪酸,具有促进神经细胞发育、预防心血管疾病等功效。近年来,利用微生物产油已成为研究热点。本项目主要围绕产油微生物中不饱和双键形成及碳链延长调控机制不明晰这一问题展开,主要开展三方面的研究:(1)前体研究平台搭建,完成了裂殖壶菌全基因组测序,并构建了裂殖壶菌遗传操作平台和细胞组分分析平台;(2)对不同氧刺激条件和不同发酵时期下的裂殖壶菌进行转录组测序和分析,发现结合和单细胞过程很可能与细胞从生长转入产油阶段相关,氧化还原过程在油脂由积累到返耗过程转变起到关键作用;同时进一步分析了中心代谢中的14个基因,脂肪酸合成过程的8个基因以及甘油酯代谢中的12个基因;此外10个转录因子可能与氧因子控制脂肪酸合成密切相关;(3)基于转录组信息的基因功能验证及调控,基于转录组分析结果,通过敲除并替换PKS酶中的AT模块,改变了胞内EPA的含量,EPA含量增加至5%;通过过表达omega-3去饱和酶基因将胞内3%的DPA转化为DHA,为从基因层面调控多不饱和脂肪酸的双键形成和比例奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于同源重组的裂殖壶菌遗传转化体系的构建及验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈胜兰;纪晓俊;徐娴;任路静
  • 通讯作者:
    任路静
碳、氮源对纳豆芽孢杆菌R127发酵产维生素K2的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物加工过程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽;张绮悦;任路静;黄和
  • 通讯作者:
    黄和
Introduction of ω-3 Desaturase Obviously Changed the Fatty Acid Profile and Sterol Content of Schizochytrium sp.
α-3去饱和酶的引入明显改变了裂殖壶菌的脂肪酸谱和甾醇含量。
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.5b04238
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    J. Agric. Food Chem.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoyan Zhuang;Shenglan Chen;Xiaojun Ji;He Huang
  • 通讯作者:
    He Huang
硫酸铵提高裂殖壶菌不饱和脂肪酸积累的代谢组学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵晓艳;任路静;纪晓俊;黄和
  • 通讯作者:
    黄和
裂殖壶菌在不同氧供应条件下油脂及大分子物质迁移规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国油脂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄小燕;瞿亮;纪晓俊;黄和
  • 通讯作者:
    黄和

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其他文献

代谢工程改造酵母生产多不饱和脂肪酸的研究进展
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    纪晓俊
高山被孢霉菌丝形态结构及其对产花生四烯酸油脂影响的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄和
微生物油脂中花生四烯酸含量的准确快速测定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生物加工过程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜佳铖;纪晓俊;聂志奎;邓中涛;任路静;黄和
  • 通讯作者:
    黄和

其他文献

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脂肪酸聚酮合酶的催化机制解析及二十碳五烯酸的定向合成
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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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