生物必須在各種壓力條件下存活和繁衍。其中,溫度的變化對生物的影響最為直接,往往提高幾攝氏度就會觸發(fā)細胞的熱激反應。溫度的小幅升高會導致蛋白質(zhì)解聚,纏結和非特異性聚集。熱激的許多形態(tài)和表型效應與蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的不平衡密切相關。耐熱或嗜熱微生物資源是一個有待發(fā)掘的蘊藏巨大潛力的寶庫,為了尋找可利用的抗熱功能基因元器件,本研究以實驗室前期篩選到的一株凝結芽孢桿菌2-6為藍本,以菌株2-6基因組、轉(zhuǎn)錄組和差異蛋白質(zhì)組等多組學數(shù)據(jù)為基礎;利用生物信息學分析手段,重點分析菌株2-6在37℃和60℃兩種不同溫度下基因轉(zhuǎn)錄和表達差異,建立與溫度變化密切相關的基因數(shù)據(jù)庫;篩選出有潛在耐熱抗逆功能的基因元件。近年來,以熱激蛋白和冷激蛋白為代表的分子伴侶功能的研究,從分子水平揭示了細胞對外界環(huán)境刺激的應答過程。熱激蛋白通常與多肽鏈結合,輔助蛋白質(zhì)組裝,穩(wěn)定空間構象,從而確保蛋白質(zhì)行使正常的生理功能。與熱激蛋白不同,冷激蛋白家族成員CspA最早發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌低溫應答過程中,許多研究表明CspA實際上是一種RNA分子伴侶,其主要功能是穩(wěn)定RNA二級結構,進而調(diào)節(jié)基因的表達。盡管這一現(xiàn)象很早就被人們所發(fā)現(xiàn),但是相關...

【文章頁數(shù)】：201 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 細菌的環(huán)境壓力應答
    1.2 細菌的冷激反應
        1.2.1 冷激反應對細胞膜流動性的影響
        1.2.2 冷激反應對蛋白質(zhì)構象的影響
        1.2.3 冷激蛋白和冷激蛋白家族
    1.3 細菌的熱激反應
        1.3.1 熱激反應
        1.3.2 熱激蛋白和熱激蛋白家族
        1.3.3 熱激反應的調(diào)控
    1.4 分子伴侶與DRBP蛋白
        1.4.1 分子伴侶
        1.4.2 伴侶素蛋白(Chaperonins)
        1.4.3 DRBPs蛋白
        1.4.4 RNA結合蛋白
    1.5 RNA免疫共沉淀測序技術
        1.5.1 以蛋白為中心的研究方法
        1.5.2 以RNA為中心的研究方法
        1.5.3 蛋白質(zhì)-RNA相互作用的計算分析方法
    1.6 本課題研究的目的和意義
第二章 凝結芽孢桿菌2-6耐熱基因的挖掘與驗證
    2.1 材料與方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗方法
        2.1.3 數(shù)據(jù)來源
        2.1.4 生物信息學分析
        2.1.5 數(shù)據(jù)可視化
    2.2 結果與討論
        2.2.1 凝結芽孢桿菌2-6 多組學整合分析
        2.2.2 凝結芽孢桿菌2-6 轉(zhuǎn)錄組分析
        2.2.3 凝結芽孢桿菌2-6 蛋白質(zhì)組分析
        2.2.4 耐熱基因元件的篩選
        2.2.5 凝結芽孢桿菌2-6中cspL及其同源基因
    2.3 本章小結
第三章 耐熱基因CSPL的功能驗證
    3.1 材料與方法
        3.1.1 實驗材料
        3.1.2 實驗方法
    3.2 結果與討論
        3.2.1 cspL基因提高大腸桿菌生物量
        3.2.2 cspL基因改變細胞形態(tài)
        3.2.3 cspL基因促進惡臭假單胞菌的生長
        3.2.4 cspL基因促進釀酒酵母的生長
        3.2.5 cspL基因的進化地位
        3.2.6 CspL與大腸桿菌CspA家族
        3.2.7 CspL和大腸桿菌CspA蛋白耐熱功能的比較
    3.3 本章小結
第四章 CSPL耐熱功能的分子機制研究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 實驗方法
    4.2 結果與討論
        4.2.1 CspL結構預測
        4.2.2 CspL可以結合RNA和 ss DNA(in vitro)
        4.2.3 CspL突變體功能分析
        4.2.4 CspL對于DH5α-cspL轉(zhuǎn)錄水平的影響
        4.2.5 RIP-seq技術確定CspL的靶向結合序列(in vivo)
        4.2.6 CspL對于DH5α-cspL蛋白質(zhì)組水平的影響
        4.2.7 CspL對于RNA降解效應的分析
    4.3 本章小結
第五章 耐熱基因CSPL的應用與拓展研究
    5.1 材料與方法
        5.1.1 實驗材料
        5.1.2 實驗方法
    5.2 結果與討論
        5.2.1 CspL提高安絲菌素P-3 的產(chǎn)量
        5.2.2 CspL提高D-乳酸的產(chǎn)量
        5.2.3 CspL與全局調(diào)控因子IrrE
    5.3 本章小結
總結
展望
創(chuàng)新點
參考文獻
附錄Ⅰ 大腸桿菌RNA-SEQ實驗中表達上調(diào)基因(45℃)
附錄Ⅱ 大腸桿菌RNA-SEQ實驗中表達下調(diào)基因(45℃)
附錄Ⅲ 大腸桿菌中CSPL靶基因MRNA列表
附錄Ⅳ E.COLI DH5Α-CSPL表達顯著上調(diào)的蛋白(45℃)
附錄Ⅴ E.COLI DH5Α-CSPL表達顯著下調(diào)的蛋白(45℃)
致謝
攻讀博士學位期間(待)發(fā)表的學術論文



本文編號：3955794