布氏锥虫线粒体蛋白质组及其表达调控的研究

发布时间：2019-03-25 12:02

【摘要】：锥虫病对人类健康和经济发展的危害极其严重，已被世界卫生组织列为重点防治对象之一。随着寄生性原虫基因组计划的实施，对人体有致命威胁的三种代表性寄生原虫（包括布氏锥虫、克氏锥虫和利什曼原虫）的全基因组测序工作已经完成，为锥虫后基因组研究提供了难得的机遇和挑战。后基因组研究的主要目标是解析基因功能及作用机制，蛋白质组研究是其中一个很重要的部分。本文以布氏锥虫线粒体蛋白质组为研究对象，采用生物计算和生物实验相结合的方法研究其线粒体蛋白质组的组成、随生命周期的差异表达情况及其调控机制，主要工作及创新性成果概括如下： 1．从结构、功能及生物发生方面阐述了布氏锥虫线粒体的重要生物学特征，分析了布氏锥虫线粒体基因组的结构、组成及基因分布特征；揭示了布氏锥虫线粒体在其复杂生命周期中的重要性，指出了其与其它大多数真核生物线粒体相比的诸多特殊性。该部分研究表明，布氏锥虫线粒体可能在其生命周期中起着重要的调节作用，从而为布氏锥虫线粒体蛋白质组研究指明了方向。 2．提出了基于混合特征选择算法的线粒体蛋白质识别方法。本文综合考虑了多种可能与蛋白质定位有关的特征信息，采用混合特征选择算法筛选出对线粒体蛋白质识别有用的特征，构建了布氏锥虫线粒体蛋白质预测模型TMPP。性能分析及与现有预测软件的对比分析表明了该方法的有效性。 3．通过生物信息学和生物实验相结合的方法，明确了布氏锥虫线粒体的蛋白质组成，该研究结果已被国际知名病原体数据库GeneDB引用并收录。本文利用TMPP预测得到布氏锥虫线粒体蛋白质组包含1065种蛋白质，并通过GFP融合蛋白的荧光显微实验和免疫印迹实验技术对预测结果进行了鉴定，实验结果有力地证实了本研究所得布氏锥虫线粒体蛋白质组的可靠性。 4．通过高通量测序技术获得了布氏锥虫线粒体蛋白质编码基因在三个阶段的表达谱信息，研究了布氏锥虫线粒体蛋白质组随生命周期的差异表达情况。对布氏锥虫线粒体蛋白质编码基因随生命周期表达谱的研究揭示，约40%的线粒体蛋白质在不同阶段的表达具有显著差异，，这些具有阶段特异性表达的蛋白质可能在生命周期不同阶段起着重要的调控作用，其余~60%在各生命周期阶段都基本稳定表达，而且其中一些蛋白质在各阶段的表达量都很高，这些蛋白质可能是维持线粒体功能的核心蛋白质。 5．利用布氏锥虫SL反式剪接的特点，本文通过高通量测序技术获得了布氏锥虫线粒体蛋白质编码基因在三个不同阶段的SL剪接位点信息，研究了线粒体蛋白质编码基因的剪接模式及其随生命周期的变化，以及剪接对线粒体蛋白质编码基因表达的调控作用。研究揭示出许多发生可变剪接的基因，而且有些基因的剪接模式会随生命周期而发生变化，表明细胞在不同的阶段可以特异性地识别某些剪接位点。本研究还表明，可变剪接可导致编码产物的定位和功能发生改变，揭示可变剪接很可能是导致同一基因编码产物发生双重定位的重要原因。本研究揭示，剪接加工可能是引起布氏锥虫线粒体蛋白质阶段特异性表达的一种重要调控机制，这种调节作用很可能是通过可变剪接、差异剪接及剪接效率实现的。综上所述，本文对布氏锥虫线粒体蛋白质组及其表达调控进行了研究，揭示了布氏锥虫线粒体蛋白质组的组成、随生命周期的差异表达及其调控机制，对锥虫病治疗药物的研发具有参考价值，对近缘物种线粒体蛋白质组的研究具有极大的启发意义。
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【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R383

【参考文献】