课题基金 / 基金详情

乳酸乳球菌NZ9000中YlbD的功能及催化机制研究

批准号:
32070073
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
乔建军
依托单位:
学科分类:
微生物遗传与生物合成
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
乔建军

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肽聚糖是细菌细胞壁的重要组成成分,在维持细胞形状、保持细胞完整性方面发挥了重要作用。UDP-MurNAc-三肽(UMT)合成酶基因murE是肽聚糖合成途径中高度保守的必需基因。然而,前期工作表明乳酸乳球菌murE的敲除不影响菌株的正常生长,初步验证发现,YlbD具有UMT合成酶功能且与肺炎链球菌MurTSp(MurT/GatD复合物,肽聚糖氨基转移酶)存在同源性。本项目拟首先确定乳酸乳球菌中YlbD的必需性,然后通过体外酶活、基因组水平改变启动子强弱等实验确证其UMT合成酶和肽聚糖氨基转移酶功能,并研究其菌种间保守性。同时,通过YlbD和MurE的酶活动力学、底物偏好性、与底物共结晶、关键催化位点分析等实验,揭示两者的UMT合成酶催化机制的异同。最终确定乳酸乳球菌中YlbD的功能并阐明其催化机制,为全面解析乳酸乳球菌细胞壁合成途径及相关催化机制提供帮助。
英文摘要
Peptidoglycan is an important component of bacterial cell wall, which plays a vital role in maintaining cell shape and integrity. MurE, UDP-MurNAc tripeptide (UMT) synthase, is essential and highly conserved in the peptidoglycan biosynthesis. However, previous work showed that the knockout of murE did not affect the growth of Lactococcus lactis. Meanwhile, it was found that a putative protein YlbD functioned as UMT synthase, and was homologous with MurTsp of Streptococcus pneumoniae (MurT/GatD complex, required for amidation of peptidoglycan). In this project, we aim to determine whether YlbD is essential in L. lactis firstly, and then identify the functions of catalyzing UMT synthesis and peptidoglycan amidation by enzymatic activity assay and changing the promoter strength at genome-level. And the function conservatism among species as UMT synthase will be studied. Besides, it is proposed to reveal the similarities and differences of the catalytic mechanism of UMT synthase between YlbD and MurE, via the studies on kinetics, substrate preference, cocrystallization with substrate and the conserved catalytic sites. Ultimately, we hope to identify the functions of the putative protein YlbD and the catalytic mechanism functioned as UMT synthase in L. lactis. Our results will be helpful on comprehensive understanding of cell wall biosynthesis and the involved catalytic mechanism of L. lactis.
乳酸乳球菌广泛应用于食品和医药领域,其细胞壁的合成与调控对其生存和功能至关重要。本课题主要研究了乳酸乳球菌NZ9000中假定的UDP-MurNAc-三肽合成酶基因ylbD的功能,并对其同源蛋白复合物基因murT-gatD的调控机制进行了深入解析。研究首先鉴定了ylbD的功能,发现其具有UDP-MurNAc-三肽合成酶活性,并能够在大肠杆菌中替代MurE的功能,支持肽聚糖的生物合成。进一步研究发现,YlbD与GatD形成的复合物能够催化肽聚糖D-Glu的酰胺化,揭示了其在细胞壁合成中的重要作用。同时,通过耐受性实验研究了murT-gatD对菌株应激能力的影响,并利用DNA pulldown、MEME预测、EMSA等实验发现了全局性转录因子RmaH,其通过结合特定的DNA motif(5'-KGVAWWTTTTGCT-3')调控murT-gatD的转录,进而影响菌株对乳酸应激的响应。此外,通过转录组和ChIP-seq分析对RmaH的调控靶标进行挖掘并结合荧光定量PCR和EMSA进行验证;同时,结合相应的表型实验,全面揭示了RmaH的复杂调控机制。还利用截断法EMSA、MEME预测、多序列比对分析等对RmaH与DNA结合的DNA motif和关键氨基酸进行了鉴定,进一步了解RmaH调控基因转录的分子机制。本研究较为全面解析了乳酸乳球菌细胞壁合成基因的调控机制,特别是RmaH在菌株耐受性中的关键作用。这些发现为深入理解乳酸乳球菌的环境适应机制提供了新的视角,并为其在食品和医药领域的进一步开发和应用奠定了理论基础。
乳酸乳球菌耐酸长链非编码ncRNA263的调控机制研究
  • 批准号:
    31770076
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    乔建军
  • 依托单位:
乳酸乳球菌细胞壁耐酸调控机制及重构
  • 批准号:
    31570089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    乔建军
  • 依托单位:
高效合成NISIN乳酸乳球菌的简化基因组构建及其优化
  • 批准号:
    31270142
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    乔建军
  • 依托单位:
麦拓莱霉素合成基因簇的序列测定及功能分析
  • 批准号:
    30570042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    乔建军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金