地区：上海市 宝山区
关键词：上海交通大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001328
成果描述：
| 该项目属于微生物领域。含硫、氮、氧的杂环化合物(S/N/O-杂环化合物)，如尼古丁、咔唑、二苯并呋喃等，具有致癌、致畸、致突变的毒性，已对全球大气，土壤，以及水体造成严重污染。消除S/N/O-杂环化合物的污染，已成为环境微生物领域的研究热点。该项目从S/N/O-杂环化合物降解菌株资源挖掘为突破口，运用分子生物学、生物化学、基因组学及蛋白质组学等前沿的研究方法，围绕遗传和生化机制揭示等关键科学问题，创新性地开展了假单胞菌高效降解S/N/O-杂环化合物的理论基础研究，主要发现点为：针对困惑科学家近60年的假单胞菌尼古丁吡咯途径的代谢机制，建立了系统的尼古丁降解研究分析方法。率先鉴定了S16尼古丁代谢基因簇上15个关键基因在吡咯代谢途径中的作用，全面研究了吡咯途径代谢酶系的生化机理和调控机制，并完成了3个关键蛋白结构的解析工作，进而首次完整揭示了假单胞菌尼古丁吡咯途径的代谢机制，厘清了人们在该领域50余年的科学困惑。针对杂环化合物复合物降解的困境，研究了广底物谱恶臭假单胞菌B6-2深度降解多种芳香化合物的机制，包括咔唑、二苯并呋喃和二噁英类污染物等。在对B6-2共代谢咔唑和二苯并呋喃的中间产物进行检测时，多种具有潜在生物活性的苯并呋喃衍生物被检测到，进而推测了一条以HOBB侧链加氢为关键步骤的新代谢途径，使B6-2应用于工业生产生物活性化合物成为可能。假单胞菌具有适应性强和容易基因操作的基本特点，兼备底物谱广和抗逆性强的优势，在作为底盘微生物进行基因改造和生物修复的实际应用方面具有巨大的潜力。针对极端环境的生物修复问题，以有机溶剂耐受型假单胞菌Idaho为底盘微生物，构建工程菌株，能够在多种高浓度有机溶剂存在时，保持较高的二苯并噻吩降解活性，开拓了假单胞菌在实际应用中的广阔前景。该项目相关研究成果已在国际高水平杂志发表了论文近百篇，包括PLoS Genet、MolMicrobiol、J Biol Chem、Environ Sci Technol、Appl Environ Microbiol、Trends Microbiol等领域顶尖杂志，根据Web of Science论文发表信息检索结果，研究团队在硫杂环代谢和氮杂环尼古丁代谢领域处于国际领先水平。截止到2016年4月，该项目所列的20篇论文被J Am Chem Soc、EnvironMicrobiol、Appl Environ Microbiol、Metab Eng等SCI他引404次，篇均他引20.2次。该项目培养了多名优秀青年人才，包括1名优青、1名上海市科技启明星、1名浦江人才、1名山东省杰青、2个全国优博提名、3个山东省优博等。该项目成果获得国际同行广泛关注和高度评价。项目第一完成人于2007年被日本生物工学会授予亚洲青年生物工程学家奖，于2014年被遴选为美国生物医学工程院会士，于2015年被增选为美国发明家科学院院士。 |
