非編碼RNA的構象變化參與噬菌體和細菌的核心生理功能
發(fā)布時間：2021-06-10 20:36
非編碼RNA（Non-coding RNA,ncRNA）是不編碼蛋白質(zhì)的RNA轉(zhuǎn)錄本,在多種核心生理活動中具有重要作用,與物種進化、物質(zhì)代謝、胚胎發(fā)育和感染傳播等均有著密切的聯(lián)系。多樣化的功能以及復雜的調(diào)節(jié)方式使非編碼RNA成為了當前研究核心。非編碼RNA的功能來自于其復雜的折疊方式和靈活的構象變化。因此研究其行使功能的方式,首先需要了解該RNA元件的結構特征,而推測其工作機理,則需掌握其生命過程中所發(fā)生的構象變化。隨著高通量測序技術、生物信息技術等不斷的發(fā)展,越來越多保守的非編碼RNA序列浮出水面。目前,根據(jù)其多樣的生理功能,可將已發(fā)現(xiàn)的非編碼RNA大致分為兩大類:結構功能型非編碼RNA和調(diào)節(jié)型非編碼RNA。為了探究非編碼RNA在生物體內(nèi)的分子機理,本論文結合晶體結構解析、小角散射以及SHAPE化學探測法,選取phi29噬菌體中prohead RNA（pRNA）以及大腸桿菌中yybP核糖開關為以上兩類非編碼RNA的代表,全面解析了它們在重要生理過程中所發(fā)生的構象變化和分子機理,本論文的研究工作為進一步了解非編碼RNA元件在雙鏈DNA病毒包裝中的功能機制以及細菌應對環(huán)境脅迫時的調(diào)節(jié)作用...
【文章來源】：東華大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：132 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
非編碼RNA分類[37]
非編碼RNA的構象變化參與噬菌體和細菌的核心生理功能4噬菌體（Caudovirales）依據(jù)尾部的不同分為三個科：肌尾噬菌體科（Myoviridae），短尾噬菌體科（Podoviridae），長尾噬菌體科（Siphoviridae）[42,43]。Phi29家族噬菌體屬可感染枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis），屬于短尾噬菌體科（Podoviridae）[41]。成熟噬菌體呈扁長狀，有五重旋轉(zhuǎn)對稱的二十面體頭部，尺寸約為540×450，蛋白衣殼厚約16，具有長度約為20kb的雙鏈DNA基因組和短而不可收縮的尾巴[44,45]。主要種類包括：phi29噬菌體，phi15噬菌體，B103噬菌體，BS32噬菌體，GA-1噬菌體，M2噬菌體，Nf噬菌體以及PZA噬菌體。這些噬菌體大多感染枯草芽孢桿菌，但也可感染其他相關物種，例如短小芽胞桿菌（Bacilluspumilus）、解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）、地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）[41]�；谛蛄蟹治鲆约吧锾匦詫⑵浞譃槿M（圖1-2）[41,46,47]，從進化角度展示不同噬菌體間的親緣關系以及分布地域。第一組內(nèi)噬菌體主要分布于美國，第二組、第三組主要在日本、歐洲發(fā)現(xiàn)[41]。圖1-2Phi29家族噬菌體屬進化樹分析[47]Figure1-2Thephylogenetictreeofphi29-likebacteriophagegenus[47]目前phi29家族噬菌體是研究雙鏈DNA包裝機制的主要模型。因為phi29噬菌體產(chǎn)量極高，是其他噬菌體產(chǎn)量的10倍[48]。同時phi29噬菌體組成簡單，19.3kb基因組僅編碼大約20個基因，便于深入研究每一基因的結構和功能。與其他噬菌體相比，phi29噬菌體的包裝馬達較小，但體外包裝效率高，而且實驗操作方便，是研究基因組包裝的一個杰出的模型系統(tǒng)[48-50]。
非編碼RNA的構象變化參與噬菌體和細菌的核心生理功能6見，當pRNA與相鄰分子成環(huán)后，PA像鏈條一樣由頂部環(huán)狀結構向下伸出，為ATP水解酶提供附著點。pRNAdomainII位于PA下方，靠近ATP水解酶gp16蛋白的結合位點。序列分析顯示pRNAdomainII具有很高的保守性。雖然體外試驗表明僅包含120nt堿基的pRNAdomainI即可實現(xiàn)體外DNA包裝功能，但是體內(nèi)試驗證實缺乏pRNAdomainII時，會向衣殼中包裝入多個DNA片段，同時對基因組包裝的方向失去選擇性。該項結論進一步證實了pRNAdomainII在噬菌體DNA包裝過程中具有重要的生物學意義，可使包裝過程具有特異性和嚴格性[67]。圖1-3Phi29噬菌體包裝馬達的3D冷凍電鏡模型[52]Figure1-3Cryo-EM3Dreconstructionsofthephi29DNApackagingmotor[52]圖1-4野生型pRNA二級結構示意圖[67]Figure1-4SecondarystructureoftheWTpRNA[67]
本文編號：3223080
【文章來源】：東華大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：132 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
非編碼RNA分類[37]
非編碼RNA的構象變化參與噬菌體和細菌的核心生理功能4噬菌體（Caudovirales）依據(jù)尾部的不同分為三個科：肌尾噬菌體科（Myoviridae），短尾噬菌體科（Podoviridae），長尾噬菌體科（Siphoviridae）[42,43]。Phi29家族噬菌體屬可感染枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis），屬于短尾噬菌體科（Podoviridae）[41]。成熟噬菌體呈扁長狀，有五重旋轉(zhuǎn)對稱的二十面體頭部，尺寸約為540×450，蛋白衣殼厚約16，具有長度約為20kb的雙鏈DNA基因組和短而不可收縮的尾巴[44,45]。主要種類包括：phi29噬菌體，phi15噬菌體，B103噬菌體，BS32噬菌體，GA-1噬菌體，M2噬菌體，Nf噬菌體以及PZA噬菌體。這些噬菌體大多感染枯草芽孢桿菌，但也可感染其他相關物種，例如短小芽胞桿菌（Bacilluspumilus）、解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）、地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）[41]�；谛蛄蟹治鲆约吧锾匦詫⑵浞譃槿M（圖1-2）[41,46,47]，從進化角度展示不同噬菌體間的親緣關系以及分布地域。第一組內(nèi)噬菌體主要分布于美國，第二組、第三組主要在日本、歐洲發(fā)現(xiàn)[41]。圖1-2Phi29家族噬菌體屬進化樹分析[47]Figure1-2Thephylogenetictreeofphi29-likebacteriophagegenus[47]目前phi29家族噬菌體是研究雙鏈DNA包裝機制的主要模型。因為phi29噬菌體產(chǎn)量極高，是其他噬菌體產(chǎn)量的10倍[48]。同時phi29噬菌體組成簡單，19.3kb基因組僅編碼大約20個基因，便于深入研究每一基因的結構和功能。與其他噬菌體相比，phi29噬菌體的包裝馬達較小，但體外包裝效率高，而且實驗操作方便，是研究基因組包裝的一個杰出的模型系統(tǒng)[48-50]。
非編碼RNA的構象變化參與噬菌體和細菌的核心生理功能6見，當pRNA與相鄰分子成環(huán)后，PA像鏈條一樣由頂部環(huán)狀結構向下伸出，為ATP水解酶提供附著點。pRNAdomainII位于PA下方，靠近ATP水解酶gp16蛋白的結合位點。序列分析顯示pRNAdomainII具有很高的保守性。雖然體外試驗表明僅包含120nt堿基的pRNAdomainI即可實現(xiàn)體外DNA包裝功能，但是體內(nèi)試驗證實缺乏pRNAdomainII時，會向衣殼中包裝入多個DNA片段，同時對基因組包裝的方向失去選擇性。該項結論進一步證實了pRNAdomainII在噬菌體DNA包裝過程中具有重要的生物學意義，可使包裝過程具有特異性和嚴格性[67]。圖1-3Phi29噬菌體包裝馬達的3D冷凍電鏡模型[52]Figure1-3Cryo-EM3Dreconstructionsofthephi29DNApackagingmotor[52]圖1-4野生型pRNA二級結構示意圖[67]Figure1-4SecondarystructureoftheWTpRNA[67]
本文編號：3223080
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