课题基金 / 基金详情

马克斯克鲁维酵母中葡萄糖对木糖醇脱氢酶基因表达的关键转录抑制因子的研究

批准号:
32071469
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
洪泂
依托单位:
学科分类:
应用生物技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
洪泂

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高效利用木质纤维素生物质水解产物中的葡萄糖和木糖是提高生物基化学品生产的经济性的重要基础。耐热的马克斯克鲁维酵母具有酿酒酵母所不具有的高效利用木糖的能力,但是葡萄糖效应会降低其对木糖的利用效率。本项目前期研究发现马克斯克鲁维酵母中葡萄糖对木糖利用的抑制在Snf1下游是新的信号路径,并确定木糖醇脱氢酶基因是木糖利用路径中受严谨调控的关键基因。我们以此基因表达的转录抑制因子为研究对象,采用木糖醇脱氢酶启动子区DNA的DNA pulldown和酵母单杂交技术直接筛选,CoIP-MS、磷酸化蛋白组学分析等技术辅助筛选来获得候选的转录抑制因子,通过基因敲除、突变体构建、RNA-seq、ChIP-seq等技术鉴定和研究该转录抑制因子的调控机制。本项目将明确马克斯克鲁维酵母中葡萄糖对木糖醇脱氢酶基因表达的抑制机理,研究成果不仅可以促进葡萄糖和木糖高效共利用菌株的构建,对绿色生物制造也有实际应用价值。
英文摘要
High efficient utilization of the glucose and xylose in lignocellulosic biomass hydrolysate is of great importance in chemical production from these renewable sources. Thermo-tolerant Kluyveromyces marxianus can efficiently utilize xylose which Saccharomyces cerevisiae cannot. However, the glucose effect reduces the xylose consumption ability of K. marxianus with the presence of glucose. The results of our previous study indicated that the pathway of glucose repression to xylose utilization at the downstream of Snf1 is a new pathway. In this project, we will focus on the key transcription repressor to the xylitol dehydrogenase gene expression. This transcription repressor will be screened by DNA pulldown, yeast one hybrid directly with the DNA fragments from the promoter of xylitol dehydrogenase gene. The complementary strategy through CoIP and phosphoproteomics will also be conducted. Then, gene deletion and mutants construction combined with RNA-seq, ChIP-seq will be used to confirm the function of obtained transcription repressor and analyze its regulation mechanism. In this project, the key transcription repressor of glucose to xylitol dehydrogenase gene expression and its mechanism will be unriddled. The results of this project will not only enhance the glucose and xylose co-utilization K. marxianus strain construction, but also make great contribution to the green manufacture.
木质纤维素类生物质具有可再生、储量大、价格低廉等特点成为重要的生物资源, 对木质纤维素中的全糖利用是降低成本提高经济性的重要难题之一。马克斯克鲁维酵母有高温下快速生长、在工业发酵中降低能耗减少污染、能利用木糖等优势,但葡萄糖抑制效应限制了其对葡萄糖和木糖的共利用。明确该酵母葡萄糖对木糖利用抑制的机理是构建葡萄糖和木糖共利用菌株的关键点之一。首先,本项目采用木糖醇脱氢酶的启动子区进行DNA pulldown实验,获得了一些以葡萄糖或木糖为碳源的差异蛋白,通过邻近标记技术对KmSnf1相互作用蛋白进行了分析,找到一些与葡萄糖抑制效应相关的蛋白。其次通过对SNF3路径的理性分析发现敲除调控蛋白基因KmSNF3,过表达KmMTH1稳定突变体基因都可以解除葡萄糖抑制效应,但无法区分对木糖和其他非葡萄糖碳源的特异性调控。再次,通过对KmRgt1蛋白的磷酸化位点和突变体分析,发现葡萄糖培养时的6个磷酸化位点与葡萄糖抑制效应相关,突变这六个位点会解除葡萄糖对包括木糖在内的非葡萄糖碳源的利用。而对木糖培养时S187这个磷酸化位点的突变只导致菌株利用木糖的能力显著下降,而不影响其他碳源利用,说明葡萄糖抑制效应中,S187位点的磷酸化为区分木糖与其他非葡萄糖碳源的一个关键节点。随后,开发构建了Spy-CUT&Tag技术,以木糖为碳源培养时,对KmRgt1调控的靶基因进行分析,发现一些与已知葡萄糖抑制效应相关蛋白的基因,也发现一些潜在的与葡萄糖抑制效应功能相关的蛋白,比如有多个与蛋白质加工囊泡相关的蛋白的基因。最后,通过马克斯克鲁维酵母的转录组分析发现一系列木糖诱导基因,并将它们的启动子应用于对类胡萝卜素合成路径的动态调控,构建了高效利用玉米芯水解液生产类胡萝卜素的菌株。本项目的研究发现了一个马克斯克鲁维酵母葡萄糖抑制效应中区分木糖和其他碳源的关键调控蛋白,建立了一个新的蛋白-DNA相互作用分析方法,并将木糖诱导启动子用于微生物细胞工厂的构建。
耐高温马克思克鲁维酵母中一种新的抑制物耐受相关的转录因子的调控机制
  • 批准号:
    31770085
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    洪泂
  • 依托单位:
一种耐高温非常规酵母的葡萄糖对木糖利用抑制的关键节点的机制研究
  • 批准号:
    31570082
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    洪泂
  • 依托单位:
提高由芯片合成的寡核苷酸及其组装而成的基因DNA的保真性
  • 批准号:
    31270149
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    洪泂
  • 依托单位:
耐热酵母K. marxianus利用木糖发酵的限制性因素
  • 批准号:
    31070028
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    洪泂
  • 依托单位:
国内基金
海外基金