耐辐射球菌极端条件下和重要基因突变后转录组的研究

耐辐射球菌极端条件下和重要基因突变后转录组的研究

论文摘要

耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans,简称DR)对电离辐射、紫外线、过氧化氢、干燥等一些DNA损伤试剂显示超强的抗性。它能在几十个小时内准确无误地修复由辐射产生的几百个双链DNA碎片(Double-strand break,DSBs),目前普遍认为这种极端抗性来源于高效而准确的DNA损伤修复系统和独特的新陈代谢转换途径,以及超强的抗氧化能力。但有关该细菌对这些极端环境的适应机制尚不甚清楚。DR菌的基因组由两条染色体和两个大小质粒组成,总共编码3187个基因。其中大约有一半的基因产物功能尚未清楚。在DR菌中已知的与修复相关的基因数目甚至要少于大肠杆菌。因此,解释这些功能未知蛋白可能会帮助我们更好的理解DR菌的极端抗性。本文构建了DR菌全基因组cDNA微阵列,并完成了以下实验:1、考察了野生型菌株KD8301在γ射线(2 kGy)照射后5小时内转录物组变化情况。研究发现DNA的修复分两个阶段进行,同时,我们还发现在低的辐射剂量下,大量抗氧化相关的基因有被激活;2、考察了三个修复相关基因突变株在压力条件下的转录物组变化情况。分别是:pprI突变株,recX突变株在γ射线(2 kGy)照射后2小时内转录物组变化情况;recQ突变株在过氧化氢(20 mM)压力条件下转录物组变化情况。pprI突变株的芯片数据解释大量的修复基因的激活和PprI蛋白有着直接的关系,而抗氧化基因却并不受PprI蛋白的调控;recX突变株的芯片结果没有显示RecX和RecA在转录水平上的存在的负调控现在,但是recX基因对抗氧化基因有一定的影响;recQ突变株的芯片数据表明铁锰代谢发生了改变,同时抗氧化的基因有大量的上调,后续的实验验证了芯片数据,说明了RecQ蛋白除了直接参与DNA修复外,还可以起到维持细胞内的代谢稳定。3、考察了野生型菌株KD8301在过氧化氢压力(20 mM)条件下的表达情况。数据表明,除了抗氧化基因有激活外,DNA修复基因也有明显上调,表明在20mM过氧化氢压力条件下,DNA可能发生断裂;4、考察了三个抗氧化相关的转录因子。DR0615是OxyR蛋白的同源物,也是到目前为止鉴定的第一个只含有一个半胱氨酸的OxyR。它在DR菌中对catalase和铁通道蛋白有正调控作用,而对锰通道蛋白则是负调控。DR0865和DR2539根据序列预测都可能是铁通道的负调控因子。利用表型数据和QRT-PCR的数据,我们初步排除了这一可能。我们推测DR0865可能编码的是PerR蛋白,而DR2539编码的则是MntR蛋白。本论文目的在于发现在修复和抗氧化过程中的DR菌的整个调控网络。为后来的研究奠定一定的基础。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • 英文摘要
  • 缩写
  • 目次
  • 1 文献综述
  • 1.1 耐辐射球菌抗辐射机理的研究进展
  • 1.2 微阵列的研究进展
  • 参考文献
  • 2 耐辐射球菌Gamma射线急性照射后修复过程表达谱研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 材料和方法
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.4 小结
  • 参考文献
  • 3 耐辐射球菌修复相关基因的转录组研究
  • 3.1 MA(pprI点突变变)急性电离辐射照射后转录组的变化
  • 3.2 recX突变株gamma射线急性照射后转录组的变化
  • 3.3 RecQ突变株转录物组的研究
  • 参考文献
  • 4 耐辐射球菌抗氧化转录因子突变后转录组研究
  • 4.1 DR菌在20mM过氧化氢压力下表达谱的变化
  • 4.2 OxyR转录基因的研究
  • 4.3 DR0865和DR2539转录调控因子的研究
  • 参考文献
  • 5 小结与展望
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 相关论文文献

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