大肠杆菌DNA聚合酶III突变体DnaEI171L抑制噬菌体复制的分子机制解析及抗噬菌体底盘细胞构建
批准号:
32071470
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
饶志明
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:
饶志明
中文摘要
噬菌体侵染对发酵工业影响严重,目前关于细菌抗噬菌体侵染的机制解析依然有限。项目前期基于高通量筛选获得抗噬菌体大肠杆菌DNA聚合酶III突变体DnaEI171L,该突变蛋白使噬菌体侵染宿主细胞的滴度下降2800倍,且对宿主细胞本身生长基本无影响,目前其分子机制尚不清楚。项目拟在前期初步明确DnaEI171L与噬菌体基因组复制相关后,组合RT-PCR和Southern Bolt等技术验证DnaEI171L影响噬菌体复制效率。通过转录组学、Pull-down assay和ITC assay等技术确定与DnaEI171L结合的靶点,最终阐述DnaEI171L抑制噬菌体复制的分子机制。针对该突变株抗噬菌体强度仍有一定局限性,拟采用人工辅助蛋白质进化系统对DnaE突变体进行改造,以获得更强的抗噬菌体突变蛋白。并基于合成生物学技术构建高抗、广谱的抗噬菌体大肠杆菌底盘细胞。
英文摘要
Phage pollution does serious harm to fermentation industry, however, the molecular mechanism behind bacterial resistance to phage infection remains limited. In previous work, a DNA polymerase III mutant DnaEI171L resistant to phage Φ21 infection was isolated based on high-throughput screening technology. The titer of phage has reduced by 2800 times when phage was infected to the DnaEI171L mutant compared to wild-type strain BL21, and DnaEI171L mutant had no effect on the growth of the strain BL21.The molecular mechanism of how DnaEI171L regulate the resistance of E. coli to phage infection is not clear. In this project, to confirm that the mechanism of DnaEI171L resistant to phage infection is related to phage genome replication as our previous results, RT-PCR and Southern bolt will be used to confirm that DnaEI171L affect phage genome replication efficiency. Transcriptional assay, pull-down assay and ITC assay will be used to identify the binding site and the molecular mechanism of DnaEI171L regulates in Escherichia coli related to phage resistance. In view of the limitation of the dnaE mutant BL21/DnaEI171L resistant to phage infection, we propose to use the artificial evolution system to carry out the evolution of DnaE mutant to obtain stronger phage resistant mutant protein. Finally, based on the synthetic biology technology, a high resistant and broad-spectrum anti-phage E. coli chassis cell will be constructed.
噬菌体又称细菌病毒,是发酵工业的重大威胁。发酵过程中一旦被噬菌体污染,轻则延长发酵周期、影响产品质量,重则引起倒罐,是制约发酵工业经济和安全性的重要瓶颈。本项目在筛选抗噬菌体元件并构建抗噬菌体工程菌株的过程中,筛选得到一株抗噬菌体的大肠杆菌突变株,通过基因组重测序和噬菌体敏感验证确认DNA聚合酶III发生突变(DnaEI171L)是抗噬菌体的关键,该突变蛋白使噬菌体侵染宿主细胞的滴度下降2800倍。组合使用电子透射显微镜、RT-PCR等技术解析了突变体DnaEI171L通过影响噬菌体DNA复制来抵御噬菌体侵染的分子机制,在此基础上构建了抗噬菌体的工程菌株;为了进一步提高抗噬菌体工程菌株的立体防御能力,利用生物信息学挖掘得到新型抗噬菌体元件KELshedu系统,组合RT-PCR、激光共聚焦显微镜、GST Pull-down assay等实验解析KELshedu系统响应噬菌体的侵染过程,并通过切割DNA触发宿主细胞流产感染,进而阻止噬菌体的繁殖的分子机制,该系统可有效抵御多种噬菌体侵染;组合DnaEI171L突变体、KELshedu系统等抗噬菌体元件,构建高抗、广谱的抗噬菌体工程菌株,并以此抗噬菌体工程菌株为底盘细胞,构建了2,5-二甲基吡嗪、L-苏氨酸、L-高丝氨酸等抗噬菌体高产菌株,并取得较好的应用。.项目资助期间,成果发表在Metabolic Engineering、Bioresource Technology、JAFC以及微生物学报等期刊。申请国家发明专利3项,授权国家专利1项。本项目的实施为解析噬菌体与宿主之间关系,构建高抗广谱的抗噬菌体工程菌株提供借鉴。
LysR家族转录因子LrpG影响温度调控粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的分子机理研究
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批准号:31870066
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2018
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负责人:饶志明
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依托单位:
基于组合生物学强化Mycobacterium neoaurum降解植物甾醇侧链的代谢改造
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批准号:31570085
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:饶志明
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依托单位:
解淀粉芽孢杆菌2,3-丁二醇逆向转化3-羟基丁酮的代谢机制及调控研究
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批准号:21276110
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项目类别:面上项目
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资助金额:78.0万元
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批准年份:2012
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负责人:饶志明
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依托单位:
产甘油假丝酵母甘油合成关键酶催化机理及其受高渗透压诱导分子机制研究
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批准号:30970056
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2009
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负责人:饶志明
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依托单位:
一步法高产1,3丙二醇产甘油假丝酵母工程菌的构建
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批准号:20676053
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2006
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负责人:饶志明
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依托单位:
应用耐高渗酵母过量合成甘油基因培育高抗非生物逆境植物
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批准号:30570142
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2005
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负责人:饶志明
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依托单位:
应用耐高渗酵母过量合成甘油基因培育高抗非生物逆境植物
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批准号:30300027
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:7.0万元
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批准年份:2003
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负责人:饶志明
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依托单位:
国内基金
海外基金