耐輻射奇球菌轉錄組測序數據發掘及抗性相關基因功能研究

耐輻射奇球菌轉錄組測序數據發掘及抗性相關基因功能研究

作者:師大云端圖書館 時間:2015-10-17 分類:博士論文 喜歡:1409
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【摘要】耐輻射奇球菌以對電離輻射以及氧化等逆境脅迫的抗性而著稱。這些逆境脅迫都不同程度地對維持生命的大分子DNA、蛋白質,以及膜結構造成損傷。耐輻射奇球菌的抗性機制一直是研究的熱點,早期的基因芯片等技術從全局水平上對轉錄調控模式的研究表明,耐輻射奇球菌超強的DNA損傷修復系統以及強大的ROS清除系統在應對逆境脅迫中發揮重要的作用。芯片技術具有依賴于序列注釋以及動態范圍等局限性,為了從全局轉錄水平上發掘更多的信息,以便更好地去理解耐輻射奇球菌的抗性機制,我們采用SOLiDTM平臺對耐輻射奇球菌的野生型及過氧化氫處理樣本進行了深度測序。我們從深度測序數據中獲得了全轉錄組水平的基因差異表達譜,并對代謝途徑做了分析。同時,我們還發現了一些未被報道過的基因在ROS肋迫下顯著改變其轉錄水平。全轉錄組的信息還能用于小RNA(或者稱為調控性RNA),包括mRNA的前導調控性序列,以及非編碼小RNA等的搜索。小RNA在原核生物的轉錄調控中的作用越來越受重視,但是已報道的這類RNA并不多。在耐輻射奇球菌中,這方面研究還很少。Rfam數據庫上關于耐輻射奇球菌的ncRNAs主釋,除了tRNA外,只有少數幾個預測的如FMN,T-box,Y-RNA等。我們也對耐輻射奇球菌的小RNA進行了全局的發掘,為后續對小RNA功能研究提供參考。耐輻射球菌的基因組測序完成較早,受制于當時技術,還存在一些錯誤。我們就在數據庫注釋以外的地方發現了一些新的開放性閱讀框,這些開放閱讀框的“丟失”可能是由于早期的測序數據中存在遺漏或錯誤。RNA測序一定程度上能發現這些錯誤,并通過BLASTP同源搜索,以及種屬內基因相對定位輔助證明這些位置的保守性。我們對其中發現的一個“丟失的”Fur家族的同源物DrPerR進行了實驗驗證。通過重新測序排除了原基因組由于一個堿基缺失導致的移碼突變,并獲得該基因的正確序列。我們在后續對該基因的研究中發現,該基因的缺失導致了耐輻射奇球菌對過氧化氫更強的抗性,細胞抽提物分析顯示,其總抗氧化活性和過氧化氫酶活性都顯著的提升了。隨后的qRT-PCR和EMSA實驗進一步發現DrPerR在通常狀態下能夠抑制過氧化氫酶的表達,而對Dps-1(dr2263編碼)的抑制,顯示出其參與了在細胞內金屬離子的調控,這些結果表明DrPerR行使了PerR-like的功能。這些研究增進了對耐輻射奇球菌應對ROS脅迫復雜調控網絡的認識。我們的研究展示了深度測序數據的重要性,并提供了一些深度測序數據在實際應用中的思路。
【作者】劉程智;
【導師】華躍進;
【作者基本信息】浙江大學,生物物理學,2014,博士
【關鍵詞】耐輻射奇球菌;深度測序;氧化脅迫;非編碼RNA;PerR;

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