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产酶溶杆菌中尿嘧啶核苷酸合成酶LePyrF调控抗菌物质HSAF合成的机制研究

批准号:
32102283
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:
杨明明
依托单位:
学科分类:
生物防治
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨明明

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
产酶溶杆菌OH11合成并分泌的HSAF具有广谱高效的抗病原真菌活性,但原始产量低,是规模化生产的主要瓶颈。申请人前期通过突变体库筛选发现OH11中的LePyrF不仅具有ODCase酶活性参与UMP的合成,还可与调控HSAF合成的第二信使c-di-GMP的受体蛋白CdgL互作影响HSAF的生物合成,推测LePyrF可根据细胞内c-di-GMP浓度变化控制UMP和HSAF的合成。据此,本项目将通过遗传分析、ODCase酶活检测、DNA Affinity等技术解析LePyrF与CdgL互作的生物学意义,揭示LePyrF协同调控次级代谢产物HSAF和初级代谢产物UMP合成的分子机制,阐明c-di-GMP在该调控系统中的开关功能。从而为通过代谢流控制提高HSAF产量提供理论依据和技术支撑,并有望为ODCase的多功能性、初级与次级代谢产物合成和代谢流分配的调控机制等多个方面带来新认识。
英文摘要
Heat-Stable Antifungal Factor (HSAF) secreted by the biocontrol bacterium Lysobacter enzymogenes OH11 has broad-spectrum and highly efficient anti-fungal activity. However, low HSAF yield in the original OH11 strain considerably limits fermentation-based large-scale production. Studying the biosynthesis regulations of HSAF would lay an important foundation for strain engineering toward improved HSAF production. Via mutant library screening, we have found that LePyrF, an orotidine-5'-phosphate decarboxylase enzyme (ODCase) catalyzing a pivotal step of the UMP de novo biosynthesis pathway, significantly impacts HSAF yield, and more importantly, interacts with the c-di-GMP receptor CdgL, a secondary messenger which also regulates HSAF biosynthesis. We hypothesize that LePyrF is a dual-function protein which regulates HSAF biosynthesis via both its metabolic impact on UMP biosynthesis and its regulatory effect on c-di-GMP signaling. This research project aims to test this hypothesis via genetic modification, enzyme activity assay and DNA affinity. The study will unravel mechanisms underlying the cooperative regulatory functions of LePyrF and CdgL on HSAF biosynthesis, and the tertiary interaction effects of LePyrF, CdgL and c-di-GMP in signal transduction. The results will be critical to understand HSAF production regulation, which would lay an important foundation for improving HSAF production via metabolic flow design and will be important for understand the dual functions of bacterial ODCases.
产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)OH11分泌的热稳定性抗真菌因子HSAF具有广谱高效的抑菌活性。目前无法利用化学合成和异源表达等方法生产HSAF。OH11菌株中HSAF原始产量低,是规模化生产的主要瓶颈。从分子层面阐明HSAF生物合成的调控网络可为提升活性代谢物产量,研发绿色高效的新型生防产品奠定理论基础。本研究发现一个编码乳清酸核苷-5'-单磷酸脱羧酶(ODCase)的基因LepyrF(基因编号Le0752),该基因不仅具有ODCase酶活性参与UMP的合成,还可与调控HSAF的生物合成。Le0752缺失突变株的HSAF产量显著降低,HSAF合成关键基因lafB的基因表达水平显著降低也显著降低。前期发现Le0752可以与第二信使c-di-GMP受体CdgL互作,但发现Le0752与CdgL互作并不影响CdgL对HSAF生物合成的调控。进一步qRT-PCR结果表明,Le0752缺失突变后HSAF合成关键基因lafB的关键调控因子clp的基因表达水平显著降低,遗传学试验证明Le0752通过转录因子Clp调控lafB的转录进而影响HSAF的生物合成。进一步通过分子对接、细菌双杂、MST及EMSA试验解析了Le0752通过第二信使c-di-GMP受体Clp实现对HSAF生物合成正向调控的分子机制。本项目揭示的产酶溶杆菌OH11中初级代谢合成酶LePyrF(基因编号Le0752)通过转录因子Clp调控次级代谢产物HSAF合成的分子机制,深化了当前对HSAF合成调控机制的认识,具有明显的创新性,也将为HSAF的高产带来新的策略,对生物合成代谢流控制领域也有重要的借鉴意义。
小麦E3泛素连接酶TaBB调控籽粒大小的分子机理研究
  • 批准号:
    32372199
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    杨明明
  • 依托单位:
TaPLC1基因参与小麦耐热的功能和机理研究
  • 批准号:
    31801443
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    杨明明
  • 依托单位:
枯草芽孢杆菌不萌发芽孢表面展示粘附因子的构建及其调节仔猪肠道黏膜免疫的研究
  • 批准号:
    31672437
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    杨明明
  • 依托单位:
人工饲用纤维素酶多酶复合体重组枯草芽孢杆菌的研究
  • 批准号:
    31372343
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    81.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    杨明明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金