非编码RNA的构象变化参与噬菌体和细菌的核心生理功能
发布时间：2021-06-10 20:36
非编码RNA（Non-coding RNA,ncRNA）是不编码蛋白质的RNA转录本,在多种核心生理活动中具有重要作用,与物种进化、物质代谢、胚胎发育和感染传播等均有着密切的联系。多样化的功能以及复杂的调节方式使非编码RNA成为了当前研究核心。非编码RNA的功能来自于其复杂的折叠方式和灵活的构象变化。因此研究其行使功能的方式,首先需要了解该RNA元件的结构特征,而推测其工作机理,则需掌握其生命过程中所发生的构象变化。随着高通量测序技术、生物信息技术等不断的发展,越来越多保守的非编码RNA序列浮出水面。目前,根据其多样的生理功能,可将已发现的非编码RNA大致分为两大类:结构功能型非编码RNA和调节型非编码RNA。为了探究非编码RNA在生物体内的分子机理,本论文结合晶体结构解析、小角散射以及SHAPE化学探测法,选取phi29噬菌体中prohead RNA（pRNA）以及大肠杆菌中yybP核糖开关为以上两类非编码RNA的代表,全面解析了它们在重要生理过程中所发生的构象变化和分子机理,本论文的研究工作为进一步了解非编码RNA元件在双链DNA病毒包装中的功能机制以及细菌应对环境胁迫时的调节作用...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非编码RNA分类[37]
非编码RNA的构象变化参与噬菌体和细菌的核心生理功能4噬菌体（Caudovirales）依据尾部的不同分为三个科：肌尾噬菌体科（Myoviridae），短尾噬菌体科（Podoviridae），长尾噬菌体科（Siphoviridae）[42,43]。Phi29家族噬菌体属可感染枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis），属于短尾噬菌体科（Podoviridae）[41]。成熟噬菌体呈扁长状，有五重旋转对称的二十面体头部，尺寸约为540×450，蛋白衣壳厚约16，具有长度约为20kb的双链DNA基因组和短而不可收缩的尾巴[44,45]。主要种类包括：phi29噬菌体，phi15噬菌体，B103噬菌体，BS32噬菌体，GA-1噬菌体，M2噬菌体，Nf噬菌体以及PZA噬菌体。这些噬菌体大多感染枯草芽孢杆菌，但也可感染其他相关物种，例如短小芽胞杆菌（Bacilluspumilus）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillusamyloliquefaciens）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）[41]。基于序列分析以及生物特性将其分为三组（图1-2）[41,46,47]，从进化角度展示不同噬菌体间的亲缘关系以及分布地域。第一组内噬菌体主要分布于美国，第二组、第三组主要在日本、欧洲发现[41]。图1-2Phi29家族噬菌体属进化树分析[47]Figure1-2Thephylogenetictreeofphi29-likebacteriophagegenus[47]目前phi29家族噬菌体是研究双链DNA包装机制的主要模型。因为phi29噬菌体产量极高，是其他噬菌体产量的10倍[48]。同时phi29噬菌体组成简单，19.3kb基因组仅编码大约20个基因，便于深入研究每一基因的结构和功能。与其他噬菌体相比，phi29噬菌体的包装马达较小，但体外包装效率高，而且实验操作方便，是研究基因组包装的一个杰出的模型系统[48-50]。
非编码RNA的构象变化参与噬菌体和细菌的核心生理功能6见，当pRNA与相邻分子成环后，PA像链条一样由顶部环状结构向下伸出，为ATP水解酶提供附着点。pRNAdomainII位于PA下方，靠近ATP水解酶gp16蛋白的结合位点。序列分析显示pRNAdomainII具有很高的保守性。虽然体外试验表明仅包含120nt碱基的pRNAdomainI即可实现体外DNA包装功能，但是体内试验证实缺乏pRNAdomainII时，会向衣壳中包装入多个DNA片段，同时对基因组包装的方向失去选择性。该项结论进一步证实了pRNAdomainII在噬菌体DNA包装过程中具有重要的生物学意义，可使包装过程具有特异性和严格性[67]。图1-3Phi29噬菌体包装马达的3D冷冻电镜模型[52]Figure1-3Cryo-EM3Dreconstructionsofthephi29DNApackagingmotor[52]图1-4野生型pRNA二级结构示意图[67]Figure1-4SecondarystructureoftheWTpRNA[67]
本文编号：3223080
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非编码RNA分类[37]
非编码RNA的构象变化参与噬菌体和细菌的核心生理功能4噬菌体（Caudovirales）依据尾部的不同分为三个科：肌尾噬菌体科（Myoviridae），短尾噬菌体科（Podoviridae），长尾噬菌体科（Siphoviridae）[42,43]。Phi29家族噬菌体属可感染枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis），属于短尾噬菌体科（Podoviridae）[41]。成熟噬菌体呈扁长状，有五重旋转对称的二十面体头部，尺寸约为540×450，蛋白衣壳厚约16，具有长度约为20kb的双链DNA基因组和短而不可收缩的尾巴[44,45]。主要种类包括：phi29噬菌体，phi15噬菌体，B103噬菌体，BS32噬菌体，GA-1噬菌体，M2噬菌体，Nf噬菌体以及PZA噬菌体。这些噬菌体大多感染枯草芽孢杆菌，但也可感染其他相关物种，例如短小芽胞杆菌（Bacilluspumilus）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillusamyloliquefaciens）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）[41]。基于序列分析以及生物特性将其分为三组（图1-2）[41,46,47]，从进化角度展示不同噬菌体间的亲缘关系以及分布地域。第一组内噬菌体主要分布于美国，第二组、第三组主要在日本、欧洲发现[41]。图1-2Phi29家族噬菌体属进化树分析[47]Figure1-2Thephylogenetictreeofphi29-likebacteriophagegenus[47]目前phi29家族噬菌体是研究双链DNA包装机制的主要模型。因为phi29噬菌体产量极高，是其他噬菌体产量的10倍[48]。同时phi29噬菌体组成简单，19.3kb基因组仅编码大约20个基因，便于深入研究每一基因的结构和功能。与其他噬菌体相比，phi29噬菌体的包装马达较小，但体外包装效率高，而且实验操作方便，是研究基因组包装的一个杰出的模型系统[48-50]。
非编码RNA的构象变化参与噬菌体和细菌的核心生理功能6见，当pRNA与相邻分子成环后，PA像链条一样由顶部环状结构向下伸出，为ATP水解酶提供附着点。pRNAdomainII位于PA下方，靠近ATP水解酶gp16蛋白的结合位点。序列分析显示pRNAdomainII具有很高的保守性。虽然体外试验表明仅包含120nt碱基的pRNAdomainI即可实现体外DNA包装功能，但是体内试验证实缺乏pRNAdomainII时，会向衣壳中包装入多个DNA片段，同时对基因组包装的方向失去选择性。该项结论进一步证实了pRNAdomainII在噬菌体DNA包装过程中具有重要的生物学意义，可使包装过程具有特异性和严格性[67]。图1-3Phi29噬菌体包装马达的3D冷冻电镜模型[52]Figure1-3Cryo-EM3Dreconstructionsofthephi29DNApackagingmotor[52]图1-4野生型pRNA二级结构示意图[67]Figure1-4SecondarystructureoftheWTpRNA[67]
本文编号：3223080
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