丙酮丁醇梭菌碳代谢物调控蛋白CcpA的功能域鉴定和结构优化

成果基本信息
关键词：	丙酮丁醇梭菌碳代谢物;蛋白CcpA;功能域鉴定;结构优化
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	4912018J0118	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所	技术水平：
评价证书号：		评价单位：
评价日期：	2017.12.01	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
本项目通过对丙酮丁醇梭菌中多效调控蛋白CcpA进行结构模拟和功能域分析，结合有理和无理突变技术，获得了该蛋白的一系列与碳代谢物阻遏（CCR）调控相关的突变体。其中，CcpA第302位的缬氨酸被鉴定为参与CCR调控的关键氨基酸残基。将该缬氨酸替换为天冬酰胺（V302N）后，突变菌株在葡萄糖-木糖混合碳源发酵过程中的CCR 效应显著削弱，木糖利用能力提高，可达到85%左右，溶剂产量增加25%以上。进一步的结构模拟分析发现，CcpA蛋白V302位点的突变（V302N）很可能造成了空间位阻，影响其与辅助蛋白HPr-Ser46-P的结合，进而阻碍了调控功能的发挥。随后的比较转录谱分析和凝胶阻滞等实验，在分子水平揭示了上述氨基酸残基突变对CcpA 结构和下游调控途径的影响，以及相关的作用机制。此外，通过对厚壁菌门中另一株菌——枯草芽孢杆菌中CcpA的相应位点进行突变（V301N），得到了与上述结果相似的表型，提示该机制具有一定的普适性。综上所述，本研究揭示了丙酮丁醇梭菌CcpA蛋白中与CCR效应相关的关键氨基酸位点，并通过对该位点的精细改造优化了CcpA的功能，为丙酮丁醇梭菌的代谢工程改造提供了新的线索和策略。　　本项目发表论文6篇，培养研究生2名，按计划完成了任务。

成果名称：	丙酮丁醇梭菌碳代谢物调控蛋白CcpA的功能域鉴定和结构优化	关键词：	丙酮丁醇梭菌碳代谢物;蛋白CcpA;功能域鉴定;结构优化
成果类别：		一级分类名称：	发酵工业
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2014.01 至2017.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	31370133
经费实际投入额（万元）：	85.00	评价单位：
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.12.01	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：
推广形式：	无	成果登记号：	4912018J0118
成果简介：	本项目通过对丙酮丁醇梭菌中多效调控蛋白CcpA进行结构模拟和功能域分析，结合有理和无理突变技术，获得了该蛋白的一系列与碳代谢物阻遏（CCR）调控相关的突变体。其中，CcpA第302位的缬氨酸被鉴定为参与CCR调控的关键氨基酸残基。将该缬氨酸替换为天冬酰胺（V302N）后，突变菌株在葡萄糖-木糖混合碳源发酵过程中的CCR 效应显著削弱，木糖利用能力提高，可达到85%左右，溶剂产量增加25%以上。进一步的结构模拟分析发现，CcpA蛋白V302位点的突变（V302N）很可能造成了空间位阻，影响其与辅助蛋白HPr-Ser46-P的结合，进而阻碍了调控功能的发挥。随后的比较转录谱分析和凝胶阻滞等实验，在分子水平揭示了上述氨基酸残基突变对CcpA 结构和下游调控途径的影响，以及相关的作用机制。此外，通过对厚壁菌门中另一株菌——枯草芽孢杆菌中CcpA的相应位点进行突变（V301N），得到了与上述结果相似的表型，提示该机制具有一定的普适性。综上所述，本研究揭示了丙酮丁醇梭菌CcpA蛋白中与CCR效应相关的关键氨基酸位点，并通过对该位点的精细改造优化了CcpA的功能，为丙酮丁醇梭菌的代谢工程改造提供了新的线索和策略。　　本项目发表论文6篇，培养研究生2名，按计划完成了任务。
联系人：	刘兰侠	成果登记日期：	2019-02-01
联系人email：		单位代码：	93100258
邮政编码222：	200032	联系人电话：	021-54924136
单位传真：	021-54924015	单位通讯地址：	上海市徐汇区枫林路300号
单位所在省市：		单位电话：	021-54924000;54924283
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	姜卫红	资源采集日期：	2019-04-15

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