耐辐射异常球菌冷激反应及冷激蛋白Csp介导的冷胁迫调控机制
发布时间：2024-05-23 03:53
低温是细菌生存面临的一种主要环境胁迫因素。细菌急性暴露于低温环境时,为应对这种变化细胞将产生一系列的级联反应,即冷激反应。在冷激反应中会大量诱导合成一类小分子蛋白质家族统称为冷激蛋白(cold shock proteins,Csps)。大量的实验表明,冷激蛋白在适应低温胁迫和正常生长过程中都起到重要作用。耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)能生存于多种极端环境,但其冷胁迫的应答反应尚不清楚,特别是冷激蛋白Csp介导的调控机制报道甚少。本研究以耐辐射异常球菌作为研究对象,利用RNA-Seq技术测定正常和冷激条件下野生型菌株和csp突变株的转录组,并进一步用实时定量PCR验证,测定其相关生理生化表型,探讨了Csp的作用机制,取得如下结果:1.Western Blot结果显示,Csp在冷激4 h后开始大量积累,具备冷激反应的基本特征。为了揭示耐辐射异常球菌冷激反应的过程,开展了该菌在正常条件和冷胁迫条件下(15°C,4 h)的转录组学测定,分析结果表明,冷胁迫导致199个基因表达上调,642个基因表达下调,其中包括了低温信号感应,传递和应答的过程所涉及的代谢通路。...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 细菌冷激反应的研究进展
1.1.1 冷激反应的定义
1.1.2 冷信号的感应和传导
1.1.3 冷激反应的功能
1.1.4 冷激蛋白Csp的广泛分布
1.1.5 冷激蛋白Csp的结构特点
1.1.6 冷激蛋白Csp的表达与功能
1.1.7 细胞对冷激反应的调控
1.1.8 冷激反应中的重要功能蛋白
1.2 耐辐射异常球菌研究进展
1.2.1 耐辐射异常球菌的分离及进化地位
1.2.2 耐辐射异常球菌的特殊结构特征
1.2.3 耐辐射异常球菌的极端抗性
1.2.4 耐辐射异常球菌的损伤修复机制
1.2.5 耐辐射异常球菌胁迫应答蛋白
1.2.6 耐辐射细菌中的冷激蛋白
1.3 转录组学关键技术及其在细菌功能基因组学研究中的应用
1.3.1 RNA-seq是利用高通量对转录本进行测序分析的技术
1.3.2 转录组学在细菌冷激反应全局调控研究中的应用
1.4 立题依据和技术路线
1.4.1 立题依据
1.4.2 技术路线
第二章 耐辐射异常球菌冷激反应的转录组分析
2.1 材料与方法
2.1.1 菌株、质粒来源
2.1.2 培养基、酶类及生化试剂
2.1.3 主要仪器设备和软件
2.1.4 培养条件
2.1.5 生长柱状图的绘制
2.1.6 转录组学分析样品的RNA制备
2.1.7 转录组测序方法
2.1.8 转录组学数据分析方法
2.1.9 实时定量PCR验证
2.1.10 Western Blot检测
2.2 结果
2.2.1 耐辐射异常球菌的低温生长分析
2.2.2 实时定量PCR检测耐辐射异常球菌冷激条件下csp的表达
2.2.3 Western Blot检测耐辐射异常球菌冷激条件下Csp蛋白的表达
2.2.4 耐辐射异常球菌冷激反应转录组概况
2.2.5 耐辐射异常球菌冷激反应时高表达的基因
2.2.6 耐辐射异常球菌冷激反应时表达上调的基因
2.2.7 耐辐射异常球菌冷激反应时表达下调的基因
2.3 讨论
2.3.1 耐辐射异常球菌具有典型的冷激反应
2.3.2 耐辐射异常球菌冷激反应关键基因的分析
2.3.3 耐辐射异常球菌冷激反应激活UvrABC途径
2.3.4 耐辐射异常球菌冷激反应时维持细胞膜的结构
2.3.5 耐辐射异常球菌冷激反应时抗氧化酶被激活
2.3.6 耐辐射异常球菌冷激反应过程
第三章 耐辐射异常球菌突变株△csp及回补株△cspC的表型分析
3.1 材料与方法
3.1.1 菌株、质粒来源
3.1.2 培养基、酶类及生化试剂
3.1.3 培养条件
3.1.4 细菌基因组及质粒的提取
3.1.5 PCR反应
3.1.6 DNA目的片段的切胶回收
3.1.7 DNA片段的酶切与连接
3.1.8 大肠杆菌感受态细胞的化学转化法
3.1.9 生长曲线的测定
3.1.10过氧化氢冲击后存活率的分析
3.1.11 Western Blot实验
3.2 结果
3.2.1 Csp的生物信息学分析
3.2.2 耐辐射异常球菌突变株 Δcsp特征及回补株 ΔcspC的构建
3.2.3 实时定量PCR检测耐辐射异常球菌不同生长时期csp的表达
3.2.4 Western Blot检测耐辐射异常球菌不同生长时期Csp蛋白的表达
3.2.5 耐辐射异常球菌野生型及其突变株和回补株的生长曲线分析
3.2.6 耐辐射异常球菌野生型及其突变株和回补株的过氧化氢抗性分析 . 563.3 讨论
3.3 讨论
3.3.1 耐辐射异常球菌Csp在稳定期的积累
3.3.2 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与稳定期胁迫反应
3.3.3 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与氧化冲击的响应
3.3.4 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与磷酸戊糖途径的调节
第四章 耐辐射异常球菌Csp介导的冷胁迫调控机制
4.1 材料与方法
4.1.1 菌株、质粒来源
4.1.2 培养基、酶类及生化试剂
4.1.3 培养条件
4.1.4 PCR反应
4.1.5 蛋白三维结构的模拟
4.1.6 启动子的预测
4.1.7 KEGG数据库对代谢途径的定位
4.1.8 过氧化氢酶活性分析
4.2 结果
4.2.1 耐辐射异常球菌缺失csp对低温存活的影响
4.2.2 耐辐射异常球菌冷激反应中冷激蛋白Csp调控基因的预测
4.2.3 冷胁迫条件下，Csp调控途径的预测
4.2.4 冷胁迫条件下，Csp增强麦芽糖转运基因的表达
4.2.5 冷胁迫条件下，Csp增强抗氧化酶相关基因的表达
4.2.6 冷胁迫条件下过氧化氢酶活性的变化
4.3 讨论
4.3.1 csp缺失对细胞低温存活的影响
4.3.2 Csp对麦芽糖转运的调控作用
4.3.3 Csp对AsnC家族转录调节因子的调控作用
4.3.4 Csp对过氧化氢酶基因katA的调控模型
4.3.5 Csp对耐辐射异常球菌冷激反应的调控
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简历
本文编号：3980965
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 细菌冷激反应的研究进展
1.1.1 冷激反应的定义
1.1.2 冷信号的感应和传导
1.1.3 冷激反应的功能
1.1.4 冷激蛋白Csp的广泛分布
1.1.5 冷激蛋白Csp的结构特点
1.1.6 冷激蛋白Csp的表达与功能
1.1.7 细胞对冷激反应的调控
1.1.8 冷激反应中的重要功能蛋白
1.2 耐辐射异常球菌研究进展
1.2.1 耐辐射异常球菌的分离及进化地位
1.2.2 耐辐射异常球菌的特殊结构特征
1.2.3 耐辐射异常球菌的极端抗性
1.2.4 耐辐射异常球菌的损伤修复机制
1.2.5 耐辐射异常球菌胁迫应答蛋白
1.2.6 耐辐射细菌中的冷激蛋白
1.3 转录组学关键技术及其在细菌功能基因组学研究中的应用
1.3.1 RNA-seq是利用高通量对转录本进行测序分析的技术
1.3.2 转录组学在细菌冷激反应全局调控研究中的应用
1.4 立题依据和技术路线
1.4.1 立题依据
1.4.2 技术路线
第二章 耐辐射异常球菌冷激反应的转录组分析
2.1 材料与方法
2.1.1 菌株、质粒来源
2.1.2 培养基、酶类及生化试剂
2.1.3 主要仪器设备和软件
2.1.4 培养条件
2.1.5 生长柱状图的绘制
2.1.6 转录组学分析样品的RNA制备
2.1.7 转录组测序方法
2.1.8 转录组学数据分析方法
2.1.9 实时定量PCR验证
2.1.10 Western Blot检测
2.2 结果
2.2.1 耐辐射异常球菌的低温生长分析
2.2.2 实时定量PCR检测耐辐射异常球菌冷激条件下csp的表达
2.2.3 Western Blot检测耐辐射异常球菌冷激条件下Csp蛋白的表达
2.2.4 耐辐射异常球菌冷激反应转录组概况
2.2.5 耐辐射异常球菌冷激反应时高表达的基因
2.2.6 耐辐射异常球菌冷激反应时表达上调的基因
2.2.7 耐辐射异常球菌冷激反应时表达下调的基因
2.3 讨论
2.3.1 耐辐射异常球菌具有典型的冷激反应
2.3.2 耐辐射异常球菌冷激反应关键基因的分析
2.3.3 耐辐射异常球菌冷激反应激活UvrABC途径
2.3.4 耐辐射异常球菌冷激反应时维持细胞膜的结构
2.3.5 耐辐射异常球菌冷激反应时抗氧化酶被激活
2.3.6 耐辐射异常球菌冷激反应过程
第三章 耐辐射异常球菌突变株△csp及回补株△cspC的表型分析
3.1 材料与方法
3.1.1 菌株、质粒来源
3.1.2 培养基、酶类及生化试剂
3.1.3 培养条件
3.1.4 细菌基因组及质粒的提取
3.1.5 PCR反应
3.1.6 DNA目的片段的切胶回收
3.1.7 DNA片段的酶切与连接
3.1.8 大肠杆菌感受态细胞的化学转化法
3.1.9 生长曲线的测定
3.1.10过氧化氢冲击后存活率的分析
3.1.11 Western Blot实验
3.2 结果
3.2.1 Csp的生物信息学分析
3.2.2 耐辐射异常球菌突变株 Δcsp特征及回补株 ΔcspC的构建
3.2.3 实时定量PCR检测耐辐射异常球菌不同生长时期csp的表达
3.2.4 Western Blot检测耐辐射异常球菌不同生长时期Csp蛋白的表达
3.2.5 耐辐射异常球菌野生型及其突变株和回补株的生长曲线分析
3.2.6 耐辐射异常球菌野生型及其突变株和回补株的过氧化氢抗性分析 . 563.3 讨论
3.3 讨论
3.3.1 耐辐射异常球菌Csp在稳定期的积累
3.3.2 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与稳定期胁迫反应
3.3.3 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与氧化冲击的响应
3.3.4 耐辐射异常球菌冷激蛋白Csp参与磷酸戊糖途径的调节
第四章 耐辐射异常球菌Csp介导的冷胁迫调控机制
4.1 材料与方法
4.1.1 菌株、质粒来源
4.1.2 培养基、酶类及生化试剂
4.1.3 培养条件
4.1.4 PCR反应
4.1.5 蛋白三维结构的模拟
4.1.6 启动子的预测
4.1.7 KEGG数据库对代谢途径的定位
4.1.8 过氧化氢酶活性分析
4.2 结果
4.2.1 耐辐射异常球菌缺失csp对低温存活的影响
4.2.2 耐辐射异常球菌冷激反应中冷激蛋白Csp调控基因的预测
4.2.3 冷胁迫条件下，Csp调控途径的预测
4.2.4 冷胁迫条件下，Csp增强麦芽糖转运基因的表达
4.2.5 冷胁迫条件下，Csp增强抗氧化酶相关基因的表达
4.2.6 冷胁迫条件下过氧化氢酶活性的变化
4.3 讨论
4.3.1 csp缺失对细胞低温存活的影响
4.3.2 Csp对麦芽糖转运的调控作用
4.3.3 Csp对AsnC家族转录调节因子的调控作用
4.3.4 Csp对过氧化氢酶基因katA的调控模型
4.3.5 Csp对耐辐射异常球菌冷激反应的调控
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简历
本文编号：3980965
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3980965.html
