基于“动态”蛋白质组技术对藻蓝色素蛋白生物合成及组装机制的研究
批准号:
31701575
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
郝帅
依托单位:
学科分类:
食品微生物学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵磊、杨强、扎木苏、闫燕、岳建明、秦玉
中文摘要
藻蓝来源于蓝藻等细胞,是国标GB2760-2014规定允许使用的天然食品着色剂,目前主要通过微生物合成法获得,但其生物转化途径及色素蛋白组装机理尚不完全明确,藻蓝合成存在转化率较低、稳定性差等问题。本项目拟采用一种新型动态蛋白质组技术,该技术利用35S对样本进行短至30min的脉冲标记,能够排除蛋白累积的干扰,精准捕获标记时间内新合成的蛋白质,建立蛋白“合成速率”表达谱;通过比对蓝藻PCC6803与其高产、低产藻蓝突变株的蛋白合成差异,筛查藻蓝生物合成组装相关的关键酶;克隆其编码基因并构建超表达工程菌,通过Blue-Native、光谱法以及稳定性检测等技术明确关键酶在藻蓝合成组装中的功能;采用Metacore软件分析关键酶的动态合成规律,构建蛋白调控网络,进而揭示藻蓝生物合成组装的分子机制。研究成果将为微生物法高效合成高稳定性的藻蓝色素提供理论基础和技术支持,具有重要的研究价值和应用前景。
英文摘要
Phycocyanin, existed in cyanobacteria cells, is a kind of widely used food colorants. It is mainly produced through microbial synthesis, but the biosynthesis and protein assembly mechanism of phycocyanin is still unknown, the production of phycocyanin still have low transformation rate and poor stability problems. In this study, we intends to adopt a novel dynamic proteomics method, which could eliminate the interference of protein accumulation, accurately capture the newly synthesized proteins and establish the protein "synthesis rate" expression map through 35S pulse labeling of samples. The key enzymes involved in phycocyanin biosynthesis and assembly process will be screened and identified by comparing cyanobacteria PCC6803 and its induced strain (phycocyanin high-yield and low-yield mutant strains) based on differential synthesized proteins. The genes encoding key enzymes will be cloned and over-expressed, its function in phycocyanin biosynthesis and assembly will be detected through Blue-Native, spectrometry and pigment stability experiments. Then the dynamic synthesis rules of key enzymes will be analyzed and the protein regulation network will be established using Metacore software, which will reveal the molecular mechanism of phycocyanin biosynthesis and assembly. This program will provide fundamental theoretical basis and technical support for efficient synthesis of high stable phycocyanin by microbial method, which has important research value and application prospect.
藻蓝色素是一类天然功能性食用色素,具有多种生物活性。本项目主要从藻蓝色素的生物合成和下游功能调控机制两部分进行了探究。对于生物合成,尝试采用诱变育种对螺旋藻进行诱变,但由于难度较大,后期将工作的重心放在了藻蓝色素下游的功能研究中,主要在四种NSCLC细胞中研究了藻蓝色素的抗肿瘤活性,对细胞进行了增殖、凋亡、迁移等方面的检测;同时采用高通量转录组技术发现TIRAP和RIPK1两个关键的蛋白在其中可能参与重要的调控作用;进一步采用miRNA-seq技术对藻蓝色素调控过程中的miRNA进行了筛选,并结合前期的两个关键靶点,最终挖掘了藻蓝色素-miRNA-关键靶点-细胞功能的调控机制,为藻蓝色素功能开发和利用奠定了理论基础。
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DOI:
10.3390/md16060178
发表时间:
2018-05-23
期刊:
Marine drugs
影响因子:
5.4
作者:
[Hao S, Yan Y, Li S, Zhao L, Zhang C, Liu L, Wang C]
通讯作者:
Wang C
Insight into the potential antineoplastic mechanism of phycocyanin in non-small cell lung carcinoma A549 cells based on micro-RNA sequencing
基于micro-RNA测序揭示藻蓝蛋白在非小细胞肺癌A549细胞中的潜在抗肿瘤机制
DOI:
10.1016/j.jff.2020.104175
发表时间:
2020-11
期刊:
Journal of Functional Foods
影响因子:
5.6
作者:
[Shuai Hao, Yuanpu Liu, Shuang Li, Jing Wang, Lei Zhao, Chengtao Wang, Baoguo Sun]
通讯作者:
Baoguo Sun
Preparation of gardenia red pigment and its antineoplastic activity in multiple tumor cells
栀子红色素的制备及其对多种肿瘤细胞的抗肿瘤活性
DOI:
10.1016/j.fbio.2020.100582
发表时间:
2020-06-01
期刊:
FOOD BIOSCIENCE
影响因子:
5.2
作者:
[Hao, Shuai, Wang, Jing, Sun, Baoguo]
通讯作者:
Sun, Baoguo
Phycocyanin Exerts Anti-Proliferative Effects through Down-Regulating TIRAP-NF-kB Activity in Human Non-Small Cell Lung Cancer Cells
藻蓝蛋白通过下调人非小细胞肺癌细胞中的 TIRAP-NF-kB 活性发挥抗增殖作用
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
Cells
影响因子:
6
作者:
[Shuai Hao, Shuang Li, Jing Wang, Yan Yan, Xin Ai, Jiawen Zhang, Yuqing Ren, Tingting Wu, Liyun Liu, Chengtao Wang]
通讯作者:
Chengtao Wang
DOI:
10.1016/j.jff.2018.01.008
发表时间:
2018-03-01
期刊:
JOURNAL OF FUNCTIONAL FOODS
影响因子:
5.6
作者:
[Hao, Shuai, Yan, Yan, Wang, Chengtao]
通讯作者:
Wang, Chengtao
共 9 条
基于肠道“3D”类器官模型解析细胞自噬参与藻蓝色素改善肠屏障的分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:郝帅
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依托单位:
“肠道菌群-microRNAs轴”介导藻蓝色素干预糖代谢的分子机制研究
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批准号:32072231
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:郝帅
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依托单位:
国内基金
海外基金