糖多孢红霉菌SACE_Lrp调控分支氨基酸氨基转移酶IlvE的分子机制研究
批准号:
31800057
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
刘静
依托单位:
学科分类:
微生物遗传与生物合成
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨恩东、张伟伟、尹晨阳、程豪、丁晓远
中文摘要
Lrp家族是一类广泛存在于原核生物中的转录调控因子,能够参与调控细胞的多个生理过程。分支氨基酸是聚酮类抗生素生物合成前体的重要来源,对抗生素的合成产量至关重要。申请者前期的研究已经证实,糖多孢红霉菌中Lrp家族调控因子SACE_Lrp(SACE_5388)的缺失能够显著影响细胞内分支氨基酸的代谢转化。进一步分析发现SACE_Lrp间接调控分支氨基酸氨基转移酶ilvE基因的转录,但是具体的调控机制并不清楚。本项目拟通过转录组分析联合蛋白保守结合位点的全基因组预测,利用qRT-PCR、EMSA、体内GFP报告系统、ITC和基因敲除等技术,建立SACE_Lrp与其他调控因子之间的级联调控关系,最终解析SACE_Lrp对分支氨基酸氨基转移酶IlvE的分子调控机制。本项目为深入认识糖多孢红霉菌中红霉素生物合成调控网络及分子机制,及通过基因工程手段改造分支氨基酸代谢过程提高抗生素产量奠定基础。
英文摘要
Leucine-responsive regulatory proteins (Lrps) are a group of transcriptional regulators that regulate diverse cellular processes in bacteria and archaea. Branched chain amino acid (BCAA) degradation is a major source of the precursor for polyketide biosynthesis, and is crucial for the production of antibiotics. In a recent report, we have confirmed that the deletion of the SACE_Lrp (SACE_5388, encoding leucine-responsive regulatory protein) significantly increased the catabolism of intracellular BCAAs in Saccharopolyspora erythraea. We found that SACE_Lrp indirectly regulated the transcription of ilvE gene encoding BCAA aminotransferase, but the corresponding molecular mechanism was not clear. In this proposal, based on inactivation of SACE_Lrp, we will search for the downstream regulatory genes of SACE_Lrp by transcriptomic analysis and qRT-PCR, and further for its direct target genes by EMSA (electrophoretic mobility shift assay) and in vivo green fluorescent protein (GFP) report system, constructing the cascade regulatory relationship between SACE_Lrp and other regulatory proteins. Our aim is to illustrate the molecular regulatory mechanism of SACE_Lrp regulating the BCAA aminotransferase IlvE in S. erythraea. This project would be available for the understanding the regulatory network of erythromycin biosynthesis and subsequent enhancement of erythromycin production with genetic engineering of BCAA degradation pathway in S. erythraea.
Lrp家族是一类广泛存在于原核生物中的转录调控因子,能够参与调控细胞的多个生理过程。分支氨基酸是聚酮类抗生素生物合成前体的重要来源,对抗生素的合成产量至关重要。申请者前期的研究已经证实,糖多孢红霉菌中Lrp家族调控因子SACE_Lrp的缺失能够显著影响细胞内分支氨基酸的代谢转化。进一步分析发现SACE_Lrp间接调控分支氨基酸氨基转移酶ilvE基因的转录,但是具体的调控机制并不清楚。本项目通过转录组分析联合蛋白保守结合位点的全基因组预测,利用qRT-PCR、EMSA和基因敲除等技术,建立SACE_Lrp与其他调控因子之间的级联调控关系,最终解析SACE_Lrp对分支氨基酸氨基转移酶IlvE的分子调控机制。首先,本项目已经阐明SACE_Lrp蛋白能够直接结合MarR家族蛋白(SACE_6745)基因的启动子,而MarR蛋白能够直接结合红霉素生物合成基因、红霉素抗性基因和红霉素外排基因的启动子,从而直接介导红霉素的合成和外排。其次,本项目发现糖多孢红霉菌中另一Lrp蛋白SACE_5717通过直接调控其临近LysE超家族蛋白SACE_5716的功能,介导四种氨基酸(lysine, histidine, threonine和glycine)从胞内向胞外的外排量,从而影响红霉素生物合成的产量。最后,本项目已经完成野生菌与 SACE_Lrp 突变株的转录组比较分析,并依据蛋白功能的不同,对下游基因进行分类整理,挖掘出重要的转录调控基因42个(包括SACE_Lrp自身)。利用EMSA实验对剩余41个可能的下游基因进行分析,已经确认SACE_Lrp对其中6个调控基因具有直接作用。本项目为深入认识糖多孢红霉菌中红霉素生物合成调控网络及分子机制,及通过基因工程手段改造分支氨基酸代谢过程提高抗生素产量奠定基础。
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Joint engineering of SACE_Lrp and its target MarR enhances the biosynthesis and export of erythromycin in Saccharopolyspora erythraea
SACE_Lrp 及其靶点 MarR 的联合工程增强了红糖多孢菌中红霉素的生物合成和输出
DOI:
10.1007/s00253-021-11228-8
发表时间:
2021-03-24
期刊:
APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
影响因子:
5
作者:
[Liu, Jing, Li, Long, Zhang, Buchang]
通讯作者:
Zhang, Buchang
Transcriptional regulation of a leucine-responsive regulatory protein for directly controlling lincomycin biosynthesis in Streptomyces lincolnensis
直接控制林肯链霉菌中林可霉素生物合成的亮氨酸响应调节蛋白的转录调控
DOI:
10.1007/s00253-020-10381-w
发表时间:
2020-01
期刊:
Applied Microbiology and Biotechnology
影响因子:
5
作者:
[Yurong Xu, Yaqian Tang, Nian Wang, Jing Liu, Xinlu Cai, Hongyi Cai, Jie Li, Guoqing Tan, Ruihua Liu, Linquan Bai, Lixin Zhang, Hang Wu, Buchang Zhang]
通讯作者:
Buchang Zhang
Characterization and engineering of an Lrp/AsnC family regulator SACE_5717 for erythromycin overproduction in Saccharopolyspora erythraea
Lrp/AsnC 家族调节剂 SACE_5717 的表征和工程设计,用于红糖多孢菌红霉素过量生产
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology
影响因子:
3.4
作者:
[Jing Liu, Yunfu Chen, Long Li, Endong Yang, Yansheng Wang, Hang Wu, Lixin Zhang, Weiyun Wang, Buchang Zhang]
通讯作者:
Buchang Zhang
Massilia atriviolacea sp. nov., a dark purple-pigmented bacterium isolated from soil.
马西利亚 atriviolacea sp.
DOI:
10.1099/ijsem.0.003449
发表时间:
2019-05
期刊:
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
影响因子:
2.8
作者:
[Endong Yang, Meiyi Zhao, Shanshan Li, Yanxiang Wang, Leni Sun, Jing Liu, Weiyun Wang]
通讯作者:
Weiyun Wang
DOI:
10.1007/s13205-019-1569-z
发表时间:
2019-01
期刊:
3 Biotech
影响因子:
2.8
作者:
[Endong Yang;Leni Sun;Xiaoyuan Ding;Dongdong Sun;Jing Liu;Weiyun Wang]
通讯作者:
Endong Yang;Leni Sun;Xiaoyuan Ding;Dongdong Sun;Jing Liu;Weiyun Wang
信号分子(p)ppGpp介导糖多孢红霉菌SACE_Lrp调控红霉素生物合成的分子机制
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批准号:32370076
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:刘静
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依托单位:
国内基金
海外基金