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草酸青霉新转录因子POX04513调控固体发酵中纤维素酶基因表达的分子机理研究

批准号:
32060022
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
赵帅
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:
赵帅

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
微生物纤维素酶产量低是木质纤维素生物炼制产业化的瓶颈之一。草酸青霉菌株HP7-1能分泌完整的纤维素酶系。前期工作鉴定了一个新转录因子POX04513调控草酸青霉固体发酵产纤维素酶的产量,但其分子调控机理未知。本项目拟通过DAP-Seq、比较转录组、突变体构建及酶产量测定、凝胶迁移电泳和定点突变等鉴定POX04513结合的直接靶标基因、下游关键调控基因、关键DNA结合域和结合的DNA序列。构建一系列DNA序列删除/缩短的突变体,鉴定POX04513关键调控结构域/多肽和关键氨基酸。通过串联亲和纯化-质谱(TAP-MS)、Pull down和Co-IP分析等鉴定POX04513相互作用蛋白。通过酵母单杂交、凝胶迁移电泳、突变体构建及酶产量、酶基因转录水平的测定,鉴定调控POX04513基因表达的上游调控蛋白。本项目对解析真菌固体发酵中纤维素酶基因表达调控分子机理具有重要科学意义。
英文摘要
Low yield of microbial cellulases is one of the bottlenecks encountered during the commercialization of lignocellulosic biorefinery. Penicillium oxalicum strain HP7-1 can secret integrative cellulases. Previous works identified a novel transcription factor POX04513 that regulated the production of cellulases in P. oxalicum under solid-state fermentation, however, its regulatory mechanism remains unknown. In this proposal, the key regulatory genes acting downstream of POX04513, the direct targets and DNA-binding domain of POX04513 and POX04513-binding DNA sequence will be identified via DNA affinity purification sequencing (DAP-Seq), sequencing and analyses of transcriptome of the mutant ΔPOX04513 in comparison with that of ΔPoxKu70, mutant construction and measurement of enzymatic production of the resultant mutants, electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and site-specific mutagenesis. The key regulatory domain/peptide of POX04513 and amino acids will be further identified via constructing a series of DNA-truncated deletion mutants and measuring their cellulase activities. Moreover, target binding protein(s) of POX04513 and the gene(s) regulating POX04513 expression will be identified via tandem affinity purification-MS and yeast one-hybrid assays, Pull down and Co-IP analyses, EMSA, gene knock-out and measurement of enzymatic production and transcriptional levels of cellulase genes in P. oxalicum. The expected outcome of this project will have great significance in understanding molecular regulatory mechanism of cellulase gene expression in fungi under solid-state fermentation.
农业秸秆的高值化综合利用,服务国家对生物制造产业的重大战略需求,也是改善农业农村生态环境、加快农业绿色低碳发展的重要举措。纤维素酶等植物多糖降解酶是农作物秸秆生物糖化技术工艺所必需的酶。但是,天然微生物生产的植物多糖降解酶产量低、成本高,是限制农作物秸秆生物糖化的“卡脖子”问题。同时,丝状真菌中植物多糖降解酶生物合成的调控机制的有限认知,也阻碍了通过分子育种提高真菌酶产量的进程。前期工作鉴定了一个新转录因子POX04513(在文章发表时重命名为CxrD)调控草酸青霉固体发酵产纤维素酶的产量,但其分子调控机理未知。 .本项目主要研究内容是鉴定POX04513结合的直接靶标基因、下游关键调控基因、关键DNA结合域和结合的DNA序列, POX04513关键调控结构域/多肽和关键氨基酸,相互作用蛋白,以及调控POX04513基因表达的上游调控蛋白。.本项目鉴定了关键DNA结合功能域rPOX045131-120结合关键DNA序列5’-CYGTSW-3’。完整的POX04513才能发挥全部的调控功能。鉴定了POX04513下游2个关键调控基因POX03690和POX03999。POX03690为核帽结合蛋白亚基2,POX03999是包含1个Zn2Cys6锌指DNA结合域的转录因子。POX03690和POX03999分别负向和正向调控草酸青霉固体发酵中纤维素酶产量,且动态调控关键纤维素酶基因如cbh1、eg1和bgl1的转录水平。鉴定了POX04513相互结合的2个靶蛋白POX_d05917和已知转录抑制因子CreA。POX_d05917负向调控草酸青霉纤维素酶产量,动态调控关键纤维素酶基因的转录水平。发现POX03960和转录因子PoxCxrA分别负向和正向调控POX04513的表达。.上述研究成果对认识真菌纤维素酶基因的表达调控机理具有重要的科学意义,为理性分子设计、定向改造真菌菌株以提高纤维素酶产量提供理论依据,具有应用潜力。
草酸青霉固态发酵中纤维素酶基因表达调控分子机制研究
  • 批准号:
    31660305
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    赵帅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金