课题基金 / 基金详情

电压门控钾离子通道介导依枯草菌素A的抗真菌分子机制

批准号:
32072324
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
蒋春美
依托单位:
学科分类:
食品安全与品质控制
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋春美

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
真菌污染及其产生的真菌毒素广泛存在于食品生产和贮存过程中,严重威胁着食品安全和人类健康。由枯草芽孢杆菌分泌的环状脂肽依枯草菌素A(IA)具有广谱的抗真菌活性。然而,IA的抗真菌作用靶点及具体机制尚不清楚,限制了开发应用。申请人前期研究发现,IA可能通过激活电压门控钾离子通道(Kv),引起钾离子外流,导致真菌凋亡,但具体调控机制尚不清楚。为此,项目拟以炭黑曲霉为模式真菌,利用基因重组和X射线衍射技术解析Kv蛋白结构;通过中国仓鼠卵巢细胞(CHO)体外表达Kv蛋白和全细胞膜片钳技术分析IA对Kv电生理特性的影响;采用分子对接技术明确Kv蛋白与IA相互作用位点,并利用同源重组技术对真菌细胞内的可疑作用位点进行基因突变,以期揭示IA对Kv的调控作用及其与IA抗真菌作用之间的分子关联。本项目旨在为绿色、安全、高效抗真菌制剂的研制提供生物学途径,为IA的开发及推广应用奠定重要的前期理论基础。
英文摘要
Fungal contamination and mycotoxins produced by it are widely existed in the process of food production and storage, which seriously threaten food safety and human health. Iturin A (IA), a cyclic lipopeptide secreted by Bacillus subtilis, has broad-spectrum of antifungal activity. However, the antifungal target and specific mechanism of IA are still unknown, which limits the development and application of IA. According to the applicant's previous study, IA may cause the outflow of potassium ion through the activation of voltage-gated potassium ion channel (Kv), leading to fungal apoptosis, but the specific regulatory mechanism is still unclear. Therefore, the project plans to use Aspergillus carbonarius as the model fungus, use gene recombination and X-ray diffraction technology to analyze the structure of Kv protein. Use Chinese hamster ovary cells (CHO) to express Kv protein in vitro and use the whole cell patch clamp technology to analyze the influence of IA on the electrophysiological characteristics of Kv. Use molecular docking technology to identify the interaction site of Kv protein and IA, and use homologous recombination technology to carry out gene mutation on the suspected action sites in fungal cells, so as to reveal the regulatory role of IA on Kv and its molecular correlation with the antifungal effect of IA. This project aims to provide a biological pathway for the development of green, safe and effective antifungal agents and lay an important theoretical foundation for the development and application of IA.
真菌污染及其产生的真菌毒素广泛存在于食品生产和贮存过程中,严重威胁着食品安全和人类健康。由枯草芽孢杆菌分泌的环状脂肽依枯草菌素A(Iturin A)具有广谱的抗真菌活性。然而,Iturin A的抗真菌作用靶点及具体机制尚不清楚,限制了开发应用。项目基于前期研究结果,首先对炭黑曲霉中麦角甾醇合成途径中的关键基因ERG3进行敲除和过表达,对比Iturin A对炭黑曲霉麦角甾醇合成突变体△ERG3和过表达菌体的抑菌活性,在霉菌细胞内明确了Iturin A不是通过和麦角甾醇结合实现抑菌活性。同时,对炭黑曲霉中电压门控钾离子通道蛋白(KvAC)进行体外表达,分别实现了删除跨膜区和全长蛋白在大肠杆菌、酿酒酵母和毕赤酵母中的体外表达,并采用等温滴定量热(ITC)法测定明确了Iturin A 与KvAC 蛋白具有相互作用。进一步构建了KvAC-RFP重组融合蛋白表达质粒,通过脂质体法转染中国仓鼠卵巢细胞CHO-K1并通过抗性筛选获得单克隆细胞,分析Iturin A 对电压门控钾离子通道蛋白功能的影响,结果发现,Iturin A处理表达KvAC蛋白的CHO-K1细胞,能够引起细胞中钾离子通道打开,胞内钾离子浓度升高,表明Iturin A通过与KvAC蛋白相互作用影响钾离子通道活性。利用‌AlphaFold 2获得KvAC蛋白的三维结构,明确了Iturin A通过与KvAC蛋白两个GYGD保守序列相互作用,导致钾离子外流。同时,以KvAC蛋白两个GYGD保守序列为活性位点,采用分子对接技术筛选靶向KvAC抗真菌天然小分子,获得能够作用于炭黑曲霉KvAC的天然小分子新甘草酚和吴茱萸碱,并解析了目标小分子对KvAC蛋白活性和功能的影响机制。项目研究揭示了Iturin A与KvAC蛋白的相互作用位点和机制,研究结果为新发现,不但为补充和完善Iturins的抗真菌机制具有重要意义,同时为指导Iturins脂肽抗真菌剂的在农业、医药等领域的应用提供理论依据。
依枯草菌素识别、结合抗真菌作用靶点的关键结构及其作用机制
  • 批准号:
    31701722
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    蒋春美
  • 依托单位:
国内基金
海外基金