论文部分内容阅读
非编码RNA(sRNA)是一类通常不编码功能蛋白的RNA,大小多为20-400个核苷酸,近年来研究发现sRNA可以作为转录后调控因子,广泛参与细菌物质代谢、胁迫反应和致病性等多种生理过程的调控。耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)具有极强的逆境胁迫适应性,具有超强的辐射和氧化抗性。目前有关耐辐射微生物sRNA的研究报道甚少,仅通过sRNA深度测序对耐辐射异常球菌潜在的sRNA进行了预测。尽管研究认为耐辐射异常球菌sRNA在辐射、氧化等胁迫抗性反应中发挥了极其重要的作用,但是至今尚无辐射异常球菌sRNA功能、特性相关研究报道。本研究对耐辐射异常球菌中位于编码基因之间的sRNA进行鉴定和特性分析,通过构建sRNA(drrA)缺失突变株,利用荧光实时定量PCR、胁迫表型分析等对该sRNA在耐辐射异常球菌氧化胁迫环境中的功能进行了研究,取得以下研究结果:1.drrA基因位于耐辐射异常球菌I号染色体dr1016和dr1017的基因间区,全长251bp。Rfam数据库显示drrA可能属于一类新的功能未鉴定的非编码RNA家族。Northern blot证明drrA为非编码RNA,并受氧化胁迫诱导;5‘RACE实验证明drrA为反向转录,转录起始于一个腺嘌呤(A)。在通过5‘RACE确定的转录起始位点上游的启动子区进行序列分析显示存在σ70因子识别的典型-35/-10区的保守序列(AGGAAA-N17-TAAAAT)。生物信息学分析表明drrA具有异常球菌属特异性,二级结构预测显示sRNA drrA含有多个茎环结构,很可能是直接靶标mRNA的结合位点。2.荧光实时定量PCR结果显示,drrA在不同胁迫条件下表达量变化各不相同,在氧化胁迫条件下的表达量变化尤为显著,在80mM H2O2的胁迫条件下,drrA基因在转录水平的相对表达量上调高达51倍,在高温和UV辐射胁迫条件下相对表达量分别上调3倍和下调5倍。不同强度氧化胁迫条件下的drrA表达量分析表明drrA对氧化胁迫极度敏感。3.为研究drrA的功能,本研究通过融合PCR技术和同源重组双交换构建drrA缺失突变株(ΔdrrA),在氧化胁迫环境以及高温、UV辐射胁迫环境中进行表型分析,结果表明,突变株ΔdrrA在前两种条件下的存活能力明显低于D.radiodurans R1野生型,相差达到3个数量级;而在UV辐射胁迫条件下突变株ΔdrrA的生存力下降1个数量级。可见,drrA缺失导致耐辐射异常球菌对氧化、高温及UV胁迫敏感。推测sRNA drrA可能参与氧化等胁迫反应的调控。4.通过对drrA直接靶基因的在线预测,发现了8个氧化抗性相关的潜在靶标基因(dr1016,dr0435,dr0841,dra0010,dra0233,dra0232,dra0013,drb0092)。为进一步研究drrA基因的氧化胁迫调控机制,通过β-半乳糖苷酶活性测定实验分析氧化相关基因katE、oxyR1、oxyR2以及全局调控因子irrE的启动子活性。结果显示,drrA基因的缺失抑制了katE、oxyR2和irrE的表达,提高了oxyR1的表达,推测drrA可能参与了上述相关基因的表达调控,共同在氧化胁迫环境中发挥作用。本研究对耐辐射异常球菌中一个非编码RNA drrA进行了鉴定,该非编码RNA受氧化胁迫诱导,为属特异性非编码RNA,drrA在氧化、高温及UV胁迫反应中发挥重要作用,可能参与了氧化抗性相关基因的调控。有关sRNA drrA在氧化胁迫抗性的调控机制,仍需要进一步研究。