严紧反应下乙酰化修饰对大肠埃希菌DnaA降解调控的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600033
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

When bacteria encounter environmental stresses, for example starvation condition, the stringent response is activated, and DNA replication is halted. Whereas the underlying mechanisms remain unclear. We found that many bacterial proteins were acetylated by proteomics and the acetylation regulated their functions. DnaA controls the initiation of bacterial DNA replication. We found that DnaA was acetylated in Escherichia coli . The acetylation level of DnaA increased and meanwhile the stability of DnaA decreased under carbon starvation. We hypothesized that bacteria could decrease the stability of DnaA by increasing the acetylation level of DnaA under the conditions of carbon or nitrogen starvation. By this mean, cells can promptly decrease the concentration of DnaA and stop DNA replication initiation as well as cell division. Therefore, we will study the relationship between the acetylation of DnaA and the stability of DnaA in vitro and in vivo. We will find whether the acetylation of DnaA regulates the stability of DnaA and how it regulates, especially under the condition of stringent response. Our study will reveal the new regulation mechanism of DNA replication initiation and understand how DNA replication is regulated during the stringent response. The information derived from this project will provide a new perspective for better understanding mechanisms of bacteria’s self-protection against such stresses.
细菌在面对碳源、氮源饥饿等的压力时,会发生严紧反应,导致DNA复制停止,但其调控机制还不完全清楚。我们利用蛋白质组学技术发现细菌中存在广泛的蛋白质乙酰化修饰现象, 其中控制着DNA复制起始的DnaA存在乙酰化修饰,且在碳源饥饿的压力下,胞质DnaA不仅乙酰化水平升高,而且含量显著降低,存在降解现象。我们提出假说:在碳源、氮源饥饿等压力状况下,大肠埃希菌通过调节DnaA的乙酰化修饰来降低DnaA的稳定性,迅速降低胞质DnaA浓度,从而阻止DNA的复制起始,抑制细菌分裂。因此本课题拟采用体内和体外研究策略与方法,探索DnaA乙酰化修饰与其稳定性的关系,研究DNA复制起始调控的机制,深入理解严紧反应过程中DNA的调控,为揭示细菌应对外界压力的自我保护机制提供新的视角。

结项摘要

DNA的复制起始是遗传信息传递和表达的基础,对细菌的生长至关重要。复制起始是细胞周期的中心事件,为了保证复制过程适时有效的进行,细菌体内进化出了多种调控机制。对细菌乙酰化谱的研究结果表明,很多参与复制过程的蛋白都具有乙酰化修饰,但该修饰对复制起始过程的影响却所知甚少。我们前期的研究发现细菌体内的复制起始蛋白DnaA存在乙酰化修饰,且在碳源饥饿的压力下,胞质DnaA不仅乙酰化水平升高,而且含量显著降低,存在降解现象。因此本课题以DnaA的乙酰化修饰为切入点,旨在揭示乙酰化修饰与复制起始功能之间的关系。.在本研究中,结合我们DnaA乙酰化修饰的质谱结果,经质粒互补试验筛选,我们发现DnaA第243位赖氨酸K243是一个关键的乙酰化修饰位点。体内和体外研究表明,K243的乙酰化水平受到乙酰磷酸AcP和CobB的共同调控,并且与胞内AcP浓度正相关。当该位点发生乙酰化修饰时,DnaA蛋白虽然保留与ATP/ADP、dnaA promoter以及DARS DnaA-reactivating sequence, DnaA激活序列的结合能力,但与复制起始位点oriC的结合下降;DNase I足迹实验进一步揭示,该位点发生乙酰化修饰后,DnaA 蛋白不能识别oriC上的一些低亲和力DnaA boxes从而与 oriC 形成一个不完整的起始复合物而无法发挥解链、起始复制的功能。.该研究深入探索了DnaA的乙酰化修饰对DnaA功能的调控作用,揭示了细菌体内新的复制起始调控机制。为研究细菌DNA复制起始的调控作用及蛋白乙酰化修饰的功能提供了新的视角。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Acetylation of Lysine 243 Inhibits the oriC Binding Ability of DnaA in Escherichia coli.
赖氨酸 243 的乙酰化抑制大肠杆菌中 DnaA 的 oriC 结合能力
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2017.00699
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li S;Zhang Q;Xu Z;Yao YF
  • 通讯作者:
    Yao YF

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其他文献

不同温度下水溶液中树胶醛糖与HCl相互作用的体积性质
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宏勋;刘耀辉;卓克垒;王键吉;张秋芬
  • 通讯作者:
    张秋芬
Volumetric properties of glucose in aqueous HCl solutions at temperatures from 278.15 to 318.15 K
278.15 至 318.15 K 温度下 HCl 水溶液中葡萄糖的体积特性
  • DOI:
    10.1007/s11458-007-0039-z
  • 发表时间:
    2007-06
  • 期刊:
    Frontiers of Chemistry in China
  • 影响因子:
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  • 作者:
    轩小朋;张虎成;张秋芬;卓克垒;王键吉
  • 通讯作者:
    王键吉
不同动力学分馏系数对北京山区侧柏叶片水δ18O的模拟
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    史佳美;余新晓;贾国栋;张秋芬
  • 通讯作者:
    张秋芬

其他文献

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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

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          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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