《TOR途徑調控出芽短梗霉生物合成聚蘋果酸的分子機制》是依託西南大學，由鄒祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TOR途徑調控出芽短梗霉生物合成聚蘋果酸的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒祥
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蘋果酸是廣泛套用於食品工業的有機酸，實現發酵法生產L-蘋果酸取代化學合成法符合食品安全需求。課題組建立了出芽短梗霉發酵生產聚蘋果酸及酸水解製備L-蘋果酸新路線，但出芽短梗霉合成聚蘋果酸的調控機制尚不明確。真核生物中的TOR（雷帕黴素的靶標）途徑在調控細胞生長、增殖等過程中起重要作用，我們發現，出芽短梗霉對雷帕黴素敏感且抑制聚蘋果酸合成，推測TOR途徑是調控出芽短梗霉聚蘋果酸合成的重要途徑。通過基因組測序和分析，我們定位了TOR途徑中24個可能元件。本項目通過基因敲除和過表達、蛋白互作等技術，確證關鍵元件與TOR途徑的關係及對菌株產酸性能的影響，進一步利用蛋白質組學、基因表達譜分析等方法解析TOR途徑及其關鍵元件影響聚蘋果酸合成的蛋白互作網路。項目的開展有望在揭示TOR信號途徑調控出芽短梗霉代謝產物合成的分子機理方面取得突破，並為代謝工程改造提高菌株的產酸性能提供新的理論依據。
結題摘要
真核生物中的TOR信號途徑在調控細胞生長、增殖等過程中起重要作用。本課題以出芽短梗霉為出發菌株，建立了CRISPR/Cas9基因組編輯系統, 通過基因敲除或過表達等策略，確定TOR 信號通路中Gat1參與的氮回響支路和Sch9參與的生長分化是調控聚蘋果酸合成的兩個關鍵支路，確定氮回響轉錄因子Gat1 可能作用的聚蘋果酸合成通路中的關鍵基因葡萄糖激酶（glucokinase, GLK）、蘋果酸合成酶（malate synthetase，MLS），在Gat1過表達的基礎上，分別對Glk和MLS等基因進行強化表達，發現過表達GLK基因能夠提高葡萄糖消耗速率，促進聚蘋果酸合成，具有互作協同效應。分別解析Gat1和Sch9調控聚蘋果酸合成的互作網路，發現gat1參與調控23個基因，涉及氧化磷酸化、核糖體再生和氮代謝通路; Sch9參與調控26個差異基因，涉及壽命調控，N-聚糖代謝，以及糖酵解/糖異生通路。結合氮源利用、蛋白表達和亞細胞定位等層面分析，揭示gat1在聚蘋果酸合成中可能存在碳和氮代謝的雙向調節作用。項目研究為出芽短梗霉信號途徑工程化改造以及提高菌株的產酸性能提供新的理論依據。
