粗糙脉孢菌纤维二糖诱导纤维素酶表达信号传导通路中新元件CLP1分子功能解析

批准号:
31471186
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
田朝光
依托单位:
学科分类:
C0602.基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
林良才、刘倩、蔡鹏丽、李金根、王邦
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中文摘要
近年来研究发现,纤维二糖可以稳定诱导粗糙脉孢菌纤维素酶表达,但诱导表达信号传导途径的核心基因元件大部分没有被克隆鉴定。近期我们发现在葡萄糖苷酶突变体背景下,进一步缺失一个新的蛋白(命名为CLP1蛋白)能够显著提高纤维二糖对纤维素酶的诱导。本申请将重点针对CLP1蛋白,利用粗糙脉孢菌完备的遗传操作系统,结合前期构建的纤维二糖稳定诱导纤维素酶体系,全面解析CLP1蛋白在纤维二糖诱导纤维素酶表达信号传导通路中的分子功能。将构建CLP1与该通路已知元件葡萄糖苷酶和纤维二糖转运蛋白组合突变体,分析这一系列突变体的纤维素酶诱导表达状况,从而解析CLP1与葡萄糖苷酶、纤维二糖转运蛋白CDT1、CDT2在这一过程中的相互作用等。CLP1蛋白,作为粗糙脉孢菌纤维素酶诱导表达信号传导通路中新元件,其分子功能的解析,对阐明整个纤维素酶信号传导途径的分子机理和提高纤维素酶工业菌种发酵水平都有重要意义。
英文摘要
The cellulase signal transduction is still far from completely understood in filamentous fungi.Recently research on Neurospora crassa shown the cellobiose can induce the cellulase expression when two or three major b-glucosidases were deleted.Based on we have constructed the mutant of bg13 and bg123 system, in which the cellulases can be inducted efficiently and reproducibly by cellobiose. We found a novel protein(named as CLP1) has critical roles in the cellulases induction pathway, the deletion of CLP1 in bg123 background, the cellulases induction were significantly increased in both cellobiose and cellulose condition. Based on this finding, in this project,we will focus on functional characterization of CLP1 protein,including the roles of CLP1 in cellulses induction pathway, and the interactions between the CLP1 and the other known proteins of the pathways such as b-glucosidases and cellodextrin transporters.The characterization of CLP1 would definitely shed novle light on the mechanism of cellulases induction pathway and would also give the helps for industial cellulases production strain improvement.
本课题以模式纤维素降解真菌粗糙脉孢菌为研究对象,重点研究纤维二糖诱导纤维素酶信号传导途径分子机理,尤其是新发现的重要元件CLP1蛋白功能,以及CLP1 与该信号传导途径其他重要元件纤维二糖转运蛋白CDT1/CDT2和葡萄糖苷酶等之间的协同作用。课题已经按照计划,通过构建葡萄糖苷酶、纤维二糖转运蛋白和CLP1 基因系列组合突变体,详细分析了组合突变体纤维二糖转运,纤维素酶诱导表达和生物量等性状,并结合转录组分析,系统研究了CLP1在纤维二糖诱导纤维素酶途径中的分子功能。结果发现,在 BG123 敲除背景下,进一步敲除CLP1,能够显著提高纤维素酶的诱导水平,但进一步分析表明 CLP1 蛋白作为纤维二糖转运蛋白的类似蛋白,具有转运蛋白特征却没有转运能力,因此CLP1 蛋白是通过间接影响纤维二糖分子转运,或者直接参与感受传递纤维二糖分子信号来发挥作用。随后,通过分析组合突变体纤维二糖转运能力和转运蛋白表达,发现在葡萄糖苷酶三缺突变体背景下,缺失CLP1可以显著提升CDT1 的表达,进而提升纤维二糖的转运,从而提升胞内纤维素酶的表达,较为清晰的揭示了CLP1 和葡萄糖苷酶及纤维二糖转运蛋白之间的协同关系。. 另外,围绕丝状真菌纤维二糖诱导纤维素酶表达信号传导途径,课题组成员挖掘了参与这一途径新的蛋白元件,包括细胞壁蛋白NCW-1,以及参与上游调控的激酶STK12,转录调控因子CLR4等。为了进一步改造重构纤维素酶诱导途径,课题组还成功研发了基于CRISPR的丝状真菌基因组编辑技术,并显著提升了工业丝状真菌纤维素酶表达。课题执行过程中,相关研究结果发表SCI 文章7篇,申请专利3项,培养博士生3名,硕士研究生5名。总体上出色完成了课题任务。
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
Disruption of non-anchored cell wall protein NCW-1 promotes cellulase production by increasing cellobiose uptake in Neurospora crassa
非锚定细胞壁蛋白 NCW-1 的破坏通过增加粗糙脉孢菌中纤维二糖的摄取来促进纤维素酶的产生
DOI:10.1007/s10529-016-2274-1
发表时间:2017-04-01
期刊:BIOTECHNOLOGY LETTERS
影响因子:2.7
作者:Lin, Liangcai;Chen, Yong;Tian, Chaoguang
通讯作者:Tian, Chaoguang
CLR-4, a novel conserved transcription factor for cellulase gene expression in ascomycete fungi
clr-4,子囊菌真菌纤维素酶基因表达的新型保守转录因子
DOI:10.1111/mmi.14160
发表时间:2019-02-01
期刊:MOLECULAR MICROBIOLOGY
影响因子:3.6
作者:Liu, Qian;Li, Jingen;Tian, Chaoguang
通讯作者:Tian, Chaoguang
Functional Analysis of Two L-Arabinose Transporters from Filamentous Fungi Reveals Promising Characteristics for Improved Pentose Utilization in Saccharomyces cerevisiae
丝状真菌中两种 L-阿拉伯糖转运蛋白的功能分析揭示了改善酿酒酵母戊糖利用的有希望的特征
DOI:10.1128/aem.00165-15
发表时间:2015-06-01
期刊:APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
影响因子:4.4
作者:Li, Jingen;Xu, Jing;Tian, Chaoguang
通讯作者:Tian, Chaoguang
Identification and characterization of the glucose dual-affinity transport system in Neurospora crassa: pleiotropic roles in nutrient transport, signaling, and carbon catabolite repression.
粗糙脉孢菌中葡萄糖双亲和力转运系统的鉴定和表征:在营养转运、信号传导和碳分解代谢物抑制中的多效性作用
DOI:10.1186/s13068-017-0705-4
发表时间:2017
期刊:Biotechnology for biofuels
影响因子:6.3
作者:Wang B;Li J;Gao J;Cai P;Han X;Tian C
通讯作者:Tian C
Genome-wide analysis of the endoplasmic reticulum stress response during lignocellulase production in Neurospora crassa.
粗糙脉孢菌木质纤维素酶生产过程中内质网应激反应的全基因组分析
DOI:10.1186/s13068-015-0248-5
发表时间:2015
期刊:Biotechnology for biofuels
影响因子:6.3
作者:Fan F;Ma G;Li J;Liu Q;Benz JP;Tian C;Ma Y
通讯作者:Ma Y
数据驱动的嗜热毁丝霉糖代谢分子机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:田朝光
- 依托单位:
工业丝状真菌嗜热毁丝霉内质网发育规律及人工重编程改造研究
- 批准号:31972879
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:田朝光
- 依托单位:
粗糙脉孢菌葡萄糖双转运系统分子机理解析
- 批准号:31670042
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:田朝光
- 依托单位:
粗糙脉孢菌纤维二糖转运蛋白的分子功能及调控机理研究
- 批准号:31171207
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:田朝光
- 依托单位:
国内基金
海外基金
