硫化叶菌Csa3家族蛋白调控CRISPR免疫适应和干涉机制的研究
发布时间：2021-12-25 03:05
CRISPR-Cas是一种原核生物的抵御外源遗传物质（如质粒和病毒等）的获得性免疫系统。嗜热古菌冰岛硫化叶菌（Sulfolobus islandicus）REY15A编码一个I-A亚型和两个III-B（Cmr-α和Cmr-β）亚型的CRISPR-Cas系统。该菌编码的Csa3家族蛋白（Csa3a和Csa3b）是目前古菌中已知的唯一与CRISPR-Cas系统关联的调控因子。功能研究表明,Csa3a激活CRISPR免疫适应,Csa3b为I-A型干涉复合物的抑制因子。本研究聚焦由Csa3a和Csa3b组成的调控CRISPR免疫适应的整合途径和由Csa3b参与的III-B亚型CRISPR系统RNA干涉的调控机制。本研究表明,过表达csa3b严重阻碍了S.islandicus细胞的生长,比较转录组发现csa3b过表达上调III-B系统的cmr等基因。通过DNase I Footprinting和等离子体共振等实验证实Csa3b蛋白特异性结合免疫适应cas操纵子的启动子以及III-B亚型Cmr-α和Cmr-β操纵子的启动子。与野生型菌株相比,csa3b基因缺失菌株能从穿梭质粒p Se SD中获取新...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CRISPR-Cas系统基因簇结构(Gongetal.,2019)
硫化叶菌Csa3家族蛋白调控CRISPR免疫适应和干涉机制的研究32019年，Makarova等人综合标志基因的鉴定、序列的相似性聚类和保守基因的系统发育分析等方面筛选了基因组和宏基因组数据库，将CRISPR系统的分类进行了更新，分成了2类，6种类型和33个亚型(Makarovaetal2019)（图1-2）。CRISPR系统分类增加的一个关键原因是在基因工程工具开发的驱动下，验证出多个新的2类系统，与2015年的2型4个亚型相比，新的2类系统包括3型17个亚型，并且新鉴定的V型系统由转座子编码的TnpB核酸酶进化而来，产生了大量的V型变体，其中许多在将来可能成为独立的亚型(KooninandMakarova2017,Faureetal2019c)。第二个关键原因是发现了一些CRISPR系统的衍生物，这些类型目前未发现定向的切割活性，因此可能具有不同于适应性免疫的功能，包括IV型、I型的多个变体和至少一个V型变体，这些通常编码在可移动遗传元素中。最近的实验也表明类似Tn7的转座子编码的衍生CRISPR-Cas变体参与crRNA依赖的DNA转座(Klompeetal2019,Streckeretal2019)。第三个原因是发现了许多辅助CRISPR的基因家族（特别是III型系统中），这些基因通常涉及信号转导和调控作用(Shmakovetal2018,Shahetal2019)。图1-2CRISPR系统的两大类和组织模块（Makarovaetal.,2019)Fig.1-2ThetwoclassesofCRISPR–cassystemsandtheirmodularorganization
华中农业大学2020届博士研究生学位论文41.2.2CRISPR-Cas系统的分布对13116个细菌和古细菌的完整基因组分析表明CRISPR-Cas系统在细菌门和古细菌门中分布不均匀。324个古菌基因组中276个(85.2%)有CRISPR-Cas系统，表明绝大部分古菌中都有这种免疫系统，并且在嗜热古菌中比例更高，92个嗜热古菌基因组中有89个(96.7%)能编码CRISPR-Cas，但在12792个细菌基因组中的检测到5412个(42.3%)，远低于古菌门中的比例(Makarovaetal2019)。在大多数细菌和古菌中，一类的CRISPR-Cas系统远远多于二类。同时一类的III型系统在泉古菌中十分富集(Garrettetal2011,Charpentieretal2015)，而二类CRISPR-Cas系统似乎是细菌独有的，二类系统在古菌中缺失可能与RNaseIII的缺失相关(ChyouandBrown2019,Faureetal2019b)。特别的是，Tenericutes细菌中只检测二类系统的存在，还有一些主要由共生微生物组成的细菌群体，如Chlamydia或最近发现的潜在门类（CandidatePhylaRadiation，CPR），几乎没有CRISPR-Cas系统。另外，大多数VI型系统，特别是最丰富的VI-B亚型基本只在拟杆菌门和梭杆菌门的细菌基因组中得到鉴定(Bursteinetal2016,Dudeketal2017,Castelleetal2018)（图1-3）。图1-3主要古菌和细菌门中CRISPR-Cas系统的分布（Makarovaetal.,2019）Fig.1-3DistributionofCRISPR-Cassysteminthemajorarchaealandbacterialphyla.
本文编号：3551675
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CRISPR-Cas系统基因簇结构(Gongetal.,2019)
硫化叶菌Csa3家族蛋白调控CRISPR免疫适应和干涉机制的研究32019年，Makarova等人综合标志基因的鉴定、序列的相似性聚类和保守基因的系统发育分析等方面筛选了基因组和宏基因组数据库，将CRISPR系统的分类进行了更新，分成了2类，6种类型和33个亚型(Makarovaetal2019)（图1-2）。CRISPR系统分类增加的一个关键原因是在基因工程工具开发的驱动下，验证出多个新的2类系统，与2015年的2型4个亚型相比，新的2类系统包括3型17个亚型，并且新鉴定的V型系统由转座子编码的TnpB核酸酶进化而来，产生了大量的V型变体，其中许多在将来可能成为独立的亚型(KooninandMakarova2017,Faureetal2019c)。第二个关键原因是发现了一些CRISPR系统的衍生物，这些类型目前未发现定向的切割活性，因此可能具有不同于适应性免疫的功能，包括IV型、I型的多个变体和至少一个V型变体，这些通常编码在可移动遗传元素中。最近的实验也表明类似Tn7的转座子编码的衍生CRISPR-Cas变体参与crRNA依赖的DNA转座(Klompeetal2019,Streckeretal2019)。第三个原因是发现了许多辅助CRISPR的基因家族（特别是III型系统中），这些基因通常涉及信号转导和调控作用(Shmakovetal2018,Shahetal2019)。图1-2CRISPR系统的两大类和组织模块（Makarovaetal.,2019)Fig.1-2ThetwoclassesofCRISPR–cassystemsandtheirmodularorganization
华中农业大学2020届博士研究生学位论文41.2.2CRISPR-Cas系统的分布对13116个细菌和古细菌的完整基因组分析表明CRISPR-Cas系统在细菌门和古细菌门中分布不均匀。324个古菌基因组中276个(85.2%)有CRISPR-Cas系统，表明绝大部分古菌中都有这种免疫系统，并且在嗜热古菌中比例更高，92个嗜热古菌基因组中有89个(96.7%)能编码CRISPR-Cas，但在12792个细菌基因组中的检测到5412个(42.3%)，远低于古菌门中的比例(Makarovaetal2019)。在大多数细菌和古菌中，一类的CRISPR-Cas系统远远多于二类。同时一类的III型系统在泉古菌中十分富集(Garrettetal2011,Charpentieretal2015)，而二类CRISPR-Cas系统似乎是细菌独有的，二类系统在古菌中缺失可能与RNaseIII的缺失相关(ChyouandBrown2019,Faureetal2019b)。特别的是，Tenericutes细菌中只检测二类系统的存在，还有一些主要由共生微生物组成的细菌群体，如Chlamydia或最近发现的潜在门类（CandidatePhylaRadiation，CPR），几乎没有CRISPR-Cas系统。另外，大多数VI型系统，特别是最丰富的VI-B亚型基本只在拟杆菌门和梭杆菌门的细菌基因组中得到鉴定(Bursteinetal2016,Dudeketal2017,Castelleetal2018)（图1-3）。图1-3主要古菌和细菌门中CRISPR-Cas系统的分布（Makarovaetal.,2019）Fig.1-3DistributionofCRISPR-Cassysteminthemajorarchaealandbacterialphyla.
本文编号：3551675
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