凝结芽孢杆菌2-6耐热基因元件的挖掘与分子机制的研究
发布时间：2024-04-15 05:20
生物必须在各种压力条件下存活和繁衍。其中,温度的变化对生物的影响最为直接,往往提高几摄氏度就会触发细胞的热激反应。温度的小幅升高会导致蛋白质解聚,缠结和非特异性聚集。热激的许多形态和表型效应与蛋白质内稳态的不平衡密切相关。耐热或嗜热微生物资源是一个有待发掘的蕴藏巨大潜力的宝库,为了寻找可利用的抗热功能基因元器件,本研究以实验室前期筛选到的一株凝结芽孢杆菌2-6为蓝本,以菌株2-6基因组、转录组和差异蛋白质组等多组学数据为基础;利用生物信息学分析手段,重点分析菌株2-6在37℃和60℃两种不同温度下基因转录和表达差异,建立与温度变化密切相关的基因数据库;筛选出有潜在耐热抗逆功能的基因元件。近年来,以热激蛋白和冷激蛋白为代表的分子伴侣功能的研究,从分子水平揭示了细胞对外界环境刺激的应答过程。热激蛋白通常与多肽链结合,辅助蛋白质组装,稳定空间构象,从而确保蛋白质行使正常的生理功能。与热激蛋白不同,冷激蛋白家族成员CspA最早发现于大肠杆菌低温应答过程中,许多研究表明CspA实际上是一种RNA分子伴侣,其主要功能是稳定RNA二级结构,进而调节基因的表达。尽管这一现象很早就被人们所发现,但是相关...
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 细菌的环境压力应答
1.2 细菌的冷激反应
1.2.1 冷激反应对细胞膜流动性的影响
1.2.2 冷激反应对蛋白质构象的影响
1.2.3 冷激蛋白和冷激蛋白家族
1.3 细菌的热激反应
1.3.1 热激反应
1.3.2 热激蛋白和热激蛋白家族
1.3.3 热激反应的调控
1.4 分子伴侣与DRBP蛋白
1.4.1 分子伴侣
1.4.2 伴侣素蛋白(Chaperonins)
1.4.3 DRBPs蛋白
1.4.4 RNA结合蛋白
1.5 RNA免疫共沉淀测序技术
1.5.1 以蛋白为中心的研究方法
1.5.2 以RNA为中心的研究方法
1.5.3 蛋白质-RNA相互作用的计算分析方法
1.6 本课题研究的目的和意义
第二章 凝结芽孢杆菌2-6耐热基因的挖掘与验证
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验方法
2.1.3 数据来源
2.1.4 生物信息学分析
2.1.5 数据可视化
2.2 结果与讨论
2.2.1 凝结芽孢杆菌2-6 多组学整合分析
2.2.2 凝结芽孢杆菌2-6 转录组分析
2.2.3 凝结芽孢杆菌2-6 蛋白质组分析
2.2.4 耐热基因元件的筛选
2.2.5 凝结芽孢杆菌2-6中cspL及其同源基因
2.3 本章小结
第三章 耐热基因CSPL的功能验证
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 cspL基因提高大肠杆菌生物量
3.2.2 cspL基因改变细胞形态
3.2.3 cspL基因促进恶臭假单胞菌的生长
3.2.4 cspL基因促进酿酒酵母的生长
3.2.5 cspL基因的进化地位
3.2.6 CspL与大肠杆菌CspA家族
3.2.7 CspL和大肠杆菌CspA蛋白耐热功能的比较
3.3 本章小结
第四章 CSPL耐热功能的分子机制研究
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 CspL结构预测
4.2.2 CspL可以结合RNA和 ss DNA(in vitro)
4.2.3 CspL突变体功能分析
4.2.4 CspL对于DH5α-cspL转录水平的影响
4.2.5 RIP-seq技术确定CspL的靶向结合序列(in vivo)
4.2.6 CspL对于DH5α-cspL蛋白质组水平的影响
4.2.7 CspL对于RNA降解效应的分析
4.3 本章小结
第五章 耐热基因CSPL的应用与拓展研究
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 CspL提高安丝菌素P-3 的产量
5.2.2 CspL提高D-乳酸的产量
5.2.3 CspL与全局调控因子IrrE
5.3 本章小结
总结
展望
创新点
参考文献
附录Ⅰ 大肠杆菌RNA-SEQ实验中表达上调基因(45℃)
附录Ⅱ 大肠杆菌RNA-SEQ实验中表达下调基因(45℃)
附录Ⅲ 大肠杆菌中CSPL靶基因MRNA列表
附录Ⅳ E.COLI DH5Α-CSPL表达显著上调的蛋白(45℃)
附录Ⅴ E.COLI DH5Α-CSPL表达显著下调的蛋白(45℃)
致谢
攻读博士学位期间(待)发表的学术论文
本文编号：3955794
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 细菌的环境压力应答
1.2 细菌的冷激反应
1.2.1 冷激反应对细胞膜流动性的影响
1.2.2 冷激反应对蛋白质构象的影响
1.2.3 冷激蛋白和冷激蛋白家族
1.3 细菌的热激反应
1.3.1 热激反应
1.3.2 热激蛋白和热激蛋白家族
1.3.3 热激反应的调控
1.4 分子伴侣与DRBP蛋白
1.4.1 分子伴侣
1.4.2 伴侣素蛋白(Chaperonins)
1.4.3 DRBPs蛋白
1.4.4 RNA结合蛋白
1.5 RNA免疫共沉淀测序技术
1.5.1 以蛋白为中心的研究方法
1.5.2 以RNA为中心的研究方法
1.5.3 蛋白质-RNA相互作用的计算分析方法
1.6 本课题研究的目的和意义
第二章 凝结芽孢杆菌2-6耐热基因的挖掘与验证
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验方法
2.1.3 数据来源
2.1.4 生物信息学分析
2.1.5 数据可视化
2.2 结果与讨论
2.2.1 凝结芽孢杆菌2-6 多组学整合分析
2.2.2 凝结芽孢杆菌2-6 转录组分析
2.2.3 凝结芽孢杆菌2-6 蛋白质组分析
2.2.4 耐热基因元件的筛选
2.2.5 凝结芽孢杆菌2-6中cspL及其同源基因
2.3 本章小结
第三章 耐热基因CSPL的功能验证
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 cspL基因提高大肠杆菌生物量
3.2.2 cspL基因改变细胞形态
3.2.3 cspL基因促进恶臭假单胞菌的生长
3.2.4 cspL基因促进酿酒酵母的生长
3.2.5 cspL基因的进化地位
3.2.6 CspL与大肠杆菌CspA家族
3.2.7 CspL和大肠杆菌CspA蛋白耐热功能的比较
3.3 本章小结
第四章 CSPL耐热功能的分子机制研究
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 CspL结构预测
4.2.2 CspL可以结合RNA和 ss DNA(in vitro)
4.2.3 CspL突变体功能分析
4.2.4 CspL对于DH5α-cspL转录水平的影响
4.2.5 RIP-seq技术确定CspL的靶向结合序列(in vivo)
4.2.6 CspL对于DH5α-cspL蛋白质组水平的影响
4.2.7 CspL对于RNA降解效应的分析
4.3 本章小结
第五章 耐热基因CSPL的应用与拓展研究
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 CspL提高安丝菌素P-3 的产量
5.2.2 CspL提高D-乳酸的产量
5.2.3 CspL与全局调控因子IrrE
5.3 本章小结
总结
展望
创新点
参考文献
附录Ⅰ 大肠杆菌RNA-SEQ实验中表达上调基因(45℃)
附录Ⅱ 大肠杆菌RNA-SEQ实验中表达下调基因(45℃)
附录Ⅲ 大肠杆菌中CSPL靶基因MRNA列表
附录Ⅳ E.COLI DH5Α-CSPL表达显著上调的蛋白(45℃)
附录Ⅴ E.COLI DH5Α-CSPL表达显著下调的蛋白(45℃)
致谢
攻读博士学位期间(待)发表的学术论文
本文编号：3955794
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