课题基金 / 基金详情

地衣芽孢杆菌芽孢形成相关SigE调控蛋白分泌表达机制研究

批准号:
32100024
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
马玲玲
依托单位:
学科分类:
微生物生理与生化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
马玲玲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地衣芽孢杆菌具有蛋白分泌性能强、安全性高等特点,是α-淀粉酶等工业酶生产的重要菌株。大量研究表明,芽孢形成会影响地衣芽孢杆菌蛋白质分泌表达,但对其调控机制研究较少。本项目拟以产淀粉酶地衣芽孢杆菌为出发菌,基于申请人前期筛选到对地衣芽孢杆菌蛋白分泌表达有显著影响的芽孢形成相关Sigma因子SigE (σE),建立SigE转录机制工程技术调控多基因转录水平,结合高通量筛选,获得高蛋白分泌性能进化菌株与SigE突变体。通过对进化菌株的生理特征与组学解析,挖掘影响蛋白表达分泌的关键基因,研究SigE及关键基因对芽孢形成、蛋白分泌表达等过程的影响,解析其对芽孢形成与蛋白分泌表达的调控机制,并指导高效蛋白分泌表达菌株的改良。本项目的研究将有助于揭示芽孢形成与蛋白分泌表达的调控机制,建立安全、高效地衣芽孢杆菌蛋白分泌表达系统,拓展地衣芽孢杆菌在蛋白分泌基础研究与工业生物技术中的应用,具有重要的理论和应用
英文摘要
Bacillus licheniformis has been widely used in the industrial production of food enzymes, based on its strong protein secretion system and high food safety. Numerous studies have shown that sporulation is closely related to protein secretion, but the regulatory mechanism is still insufficient. This project is to take alpha-amylase-producing B. licheniensis as the research object. We will firstly establish transcriptional machinery engineering of sporulation related sigma factor SigE to regulate the transcriptional level of multiple genes. The evolved strains with significantly improved secretion will be collected by combining the growth-coupled evolution and high-throughput screening. Based on the transcriptome-proteome analyzation, we will further mine key genes affecting the protein expression and secretion and characterize the regulatory process on the secretion and sporulation. These results will further reveal the mechanism between protein expression secretion and sporulation, which provides theoretical and application guidance for improving the protein expression and secretion performance of Bacillus.
本研究以产淀粉酶的非模式菌株地衣芽孢杆菌ATCC11946和筛选的枯草芽孢杆菌BsAP2-2为研究对象,围绕其产酶、产孢机制及基因调控展开系统性研究。通过全基因组测序及分析,分别揭示了地衣芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌在SigE因子序列、芽孢形成通路及分泌途径。利用CRISPR技术成功构建了枯草芽孢杆菌BsAP2-2的SigE敲除菌株(BsAP2-2△SigE),发现敲除SigE基因显著延长了淀粉酶(AmyE)的活性积累时间,并导致芽孢形成后期结构缺陷(无法耐受高温抗逆)。转录组分析表明,SigE缺失导致全局基因表达重编程,包括芽孢形成相关基因(如spoVIF)的下调及代谢通路的显著改变。此外,本研究拟采用类人胶原蛋白作为指示蛋白在芽孢杆菌系统中进行应用,先将该蛋白在毕赤酵母系统中进行表达,验证其结构与功能,并探索了其在生物材料中的应用潜力,为后续芽孢杆菌系统的重组表达提供研究基础。项目发表SCI论文2篇,申请专利2项,为芽孢杆菌的工程化改造及重组蛋白表达系统优化提供了理论依据。
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