课题基金 / 基金详情

转录因子AtrA介导的巴豆酰化修饰调控链霉菌次级代谢的分子机制

批准号:
32070039
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
毛旭明
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:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
毛旭明

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
次级代谢是链霉菌非常重要也是非常复杂的生理过程,期间合成的天然产物是药物开发的重要来源,因此深刻理解次级代谢调控的分子机制是充分开发链霉菌天然产物资源的基础。经典链霉菌次级代谢调控研究主要集中在多层次的级联转录调控,而蛋白质翻译后修饰调控链霉菌次级代谢的分子机制鲜有报道。前期研究发现链霉菌次级代谢关键转录调控因子AtrA上存在巴豆酰化修饰。本课题将通过多组学,蛋白晶体等技术深入解析在次级代谢过程中,巴豆酰化修饰调控AtrA活性,及其与靶基因启动子结合变化的分子机制;解析AtrA修饰的酶学机制、动态变化与次级代谢的偶联性,以及AtrA对细胞修饰状态、修饰系统的反馈调控,从而阐明巴豆酰化修饰精准调控次级代谢的分子机制。本课题从新的视角理解链霉菌次级代谢调控分子机制,将进一步丰富次级代谢多层次复杂调控理论体系,并为从蛋白修饰层次人工设计与改造调控网络、提升微生物药物的生物合成效率奠定理论基础。
英文摘要
Secondary metabolism is one of the important and complex physiological processes of Streptomyces, during which numerous natural products are produced as the main sources for pharmaceutical development. So thorough understanding of the molecular mechanism on secondary metabolism regulation is the basis for full exploitation of Streptomyces natural products. Traditional studies on regulation of Streptomyces secondary metabolism mainly focus on the transcriptional cascades, but the regulatory mechanism of protein post-translational modifications (PTMs) on Streptomyces secondary metabolism is rarely reported. We have shown that a novel PTM crotonylation occurs on AtrA, a critical transcriptional regulator for Streptomyces secondary metabolism. Here, based on multi-omics, protein crystallization, etc, we will reveal the molecular mechanisms of crotonylation on AtrA to regulate its transcriptional activity and the dynamic interaction with its regulon promoters during secondary metabolism. We will also investigate the modification enzymology of AtrA, the coupling of AtrA crotonylation dynamics with secondary metabolism, and also the feedback regulation of AtrA on the crotonylation system and crotonylation status for secondary metabolism development, thus showing the molecular mechanisms that crotonylation elaborately regulates Streptomyces secondary metabolism. Our work will shed new light on the precise regulatory mechanisms of Streptomyces secondary metabolism based on protein PTMs. This study will also enrich our understanding of the hieratical complex regulation of secondary metabolism, and pave the way for possible reconfiguration of regulatory networks based on PTMs for enhancement of biosynthetic efficiency of microbial pharmaceuticals.
次级代谢是链霉菌非常重要也是非常复杂的生理过程,期间合成的天然产物是药物开发的重要来源。经典链霉菌次级代谢调控研究主要集中在多层次的级联转录调控,而蛋白质翻译后修饰调控链霉菌次级代谢的分子机制鲜有报道。.研究揭示了玫瑰孢链霉菌中转录因子AtrA发生巴豆酰化修饰,通过液液相分离来调控链霉菌次级代谢的分子机制。链霉菌中保守的A因子响应的群体感应信号途径中多效调控因子AtrA会被巴豆酰化修饰。我们发现AtrA具有保守的液液相分离(LLPS)特性,该LLPS对AtrA的DNA结合活性、调控链霉菌发育具有重要作用。AtrA的DNA结合域(DBD)上的巴豆酰化修饰能够使AtrA失去LLPS特性,并导致AtrA失去对靶基因的结合能力。我们在ChIP-Seq、RNA-Seq多组学水平上揭示了巴豆酰化通过调控AtrA的生物活性来调控氨基酸合成、转录调控网络、细胞组分等多重网络系统来调控细胞发育和达托霉素生物合成。.研究还揭示了玫瑰孢链霉菌中巴豆酰化修饰通过调控酰基CoA合成酶稳定性来调控链霉菌次级代谢的分子机制。本研究揭示了一个荧光素单加氧酶LimB通过对乙酰CoA合成酶上的巴豆酰化基团再氧化修饰,调控链霉菌巴豆酰化水平和达托霉素合成,并促进通过ClpP1/2蛋白酶降解乙酰CoA合成酶。因此,本研究从蛋白质翻译后修饰再修饰(Post-PTM modification,PPM)这个新的视角理解链霉菌非核糖体肽药物合成的调控机制。.综上所述,本项目在巴豆酰化这个翻译后修饰层次上,通过转录因子AtrA等,揭示了液液相分离、翻译后修饰再修饰等新的调控机制,进一步丰富完善链霉菌复杂次级代谢调控理论,并为实现达托霉素定向精准高效生物合成奠定理论基础。
真菌活性天然产物calcarisarbulides的生物合成研究
  • 批准号:
    Z25C010006
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    毛旭明
  • 依托单位:
A-因子受体ArpA通过液液相分离调控灰色链霉菌次级代谢的分子机制
  • 批准号:
    32370022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    毛旭明
  • 依托单位:
基于癸酸高效利用和调控网络重塑的达托霉素高产研究
  • 批准号:
    LY21C010002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    毛旭明
  • 依托单位:
单加氧酶可变剪切异构体在aurovertins及其结构类似物生物合成中的功能与催化机制
  • 批准号:
    31770071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    毛旭明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金