hfq和rpoS调控粘质沙雷氏菌灵菌红素合成与逆境适应的分子机制
批准号:
32071479
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
乔代蓉
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:
乔代蓉
中文摘要
灵菌红素是粘质沙雷氏菌合成的主要次级代谢产物。因其具有对癌细胞的高度特异性和正常细胞低毒性成为一种非常有潜力的抗癌物质。但关于灵菌红素对于粘质沙雷氏菌的作用和意义,特别是在逆境胁迫下菌种产灵菌红素的退化与逆境适应的机制尚缺乏研究。本课题前期获得了一株高产灵菌红素的粘质沙雷氏菌(红色),并且分别获得了该菌株在不同氮源和长期饥饿胁迫下的突变株(白色)。通过对野生株和突变株的全基因组测序,发现可能分别是rpoS和hfq突变所致。本课题拟通过对rpoS和hfq基因的敲除和回补确定其对于灵菌红素合成的调控以及逆境适应的作用机制。并利用筛选获得的合作株(胁迫处理后仍有野生表型菌株)与欺骗株(缺失突变的白色菌株),探索合作株的“谨慎”代谢与欺骗株的生长优势和节能特性在促进粘质沙雷氏菌种群稳定的作用机制。揭示rpoS和hfq在调控种群适应性进化以及灵菌红素合成中的作用。
英文摘要
Prodigiosin is the main secondary metabolite of Serratia marcescens. Because of its high specificity to cancer cells and low toxicity to normal cells, it has become a very potential anticancer substance. However, the role and significance of prodigiosin in Serratia marcescens, especially the relationship between the reduction of prodigiosin and the adaptation to adversity, are still lacking. In the early stage of this project, a strain of Serratia marcescens (red) with high production of prodigiosin was obtained, and the mutant strains (white) under different nitrogen sources and long-term starvation stress were isolated respectively. Through sequencing the whole genome of wild strains and mutant strains, it was found that they may be caused by rpoS and hfq mutations, respectively. We intend to determine the mechanism of their regulation of prodigiosin synthesis and adversity adaptation by knocking out and supplementing the rpoS and hfq genes. The mechanism of "cautious" metabolism of the cooperative strain and the growth advantage and energy-saving characteristics of the cheating strain in promoting the stability of Serratia marcescens population was explored by using the cooperative strain (the wild phenotype strain still exists after stress treatment) and the cheating strain (the white strain). We want to explore the role of rpoS and hfq in the regulation of adaptive evolution of population and the synthesis of prodigiosin.
粘质沙雷氏菌是一种革兰氏阴性细菌,能够合成具有抗菌、抗肿瘤等生物活性的灵菌红素,同时在逆境条件下展现出强大的适应能力。本研究旨在揭示Hfq和RpoS在粘质沙雷氏菌灵菌红素合成与逆境适应中的调控机制。首次发现RpoS可正调控pepB、FEF07_17575、FEF07_20585和FEF07_20590基因的表达。而luxS负调控pepB和FEF07_20590基因的表达。rpoS、FEF07_20585、FEF07_20590和FEF07_17575与粘质沙雷氏菌生物膜的产生和运动性呈正相关,与群集运动能力呈现负相关。首次发现粘质沙雷氏菌以胞外蛋白酶为公共产物时,菌株WT、∆rpoS和∆ FEF07_20590可进行合作与欺骗。WT作为完全的合作株,其绝对适应度较高,为整个种群提供公共产物蛋白酶。∆rpoS作为完全的欺骗株,其绝对适应度较低,无法产生蛋白酶,只能利用种群中产生的蛋白酶。∆ FEF07_20590作为合作株与欺骗株的“杂交种”,当单独培养时,其绝对适应度较高,具有部分合作株的特征;当与WT混合培养时,可以利用WT产生的公共产物蛋白酶,其相对适应度较高,具有部分欺骗株的特征。氮盐形式和饥饿的双重胁迫能够诱导粘质沙雷氏菌种群多样性和稳定性的变化。不同形态氮盐诱导的粘质沙雷氏菌种群多样性和稳定性差异主要是由代谢差异引起的。粘质沙雷氏菌1912768R中Hfq正调控灵菌红素的合成。突变株1912768WN中hfq的RNA二级结构改变,导致Hfq与sRNA的结合降低,是突变株不产灵菌红素的主要原因。合作株的“谨慎”代谢以及hfq突变株(欺骗株)的生长优势和节能特性共同促进了粘质沙雷氏菌种群的稳定。合作株相较于野生株其群体感应信号分子、蛋白酶和灵菌红素产量下降。对野生株和白色突变株共同培养,发现突变株进化出更强的生长竞争优势。通过检测野生株和突变株的生物膜形成、抗逆和拮抗植物病原菌的能力,发现在双重胁迫后期种群采用了复制因子策略的进化模式。合作株群体感应相关代谢的“谨慎”以及突变株的生长优势和节能特性共同促进了种群的稳定。
播娘蒿CBF作为冷胁迫早期预警信号分子在抗寒机制中的作用
-
批准号:31171447
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:68.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:乔代蓉
-
依托单位:
播娘蒿CBF和COR抗寒基因网络在油菜中的重构
-
批准号:30971817
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:32.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:乔代蓉
-
依托单位:
播娘蒿CBF和COR抗寒基因结构及表达与其抗寒性
-
批准号:30771312
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:28.0万元
-
批准年份:2007
-
负责人:乔代蓉
-
依托单位:
国内基金
海外基金