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甲烷球菌核糖体RNA加工成熟分子机制研究

甲烷球菌核糖体RNA加工成熟分子机制研究

作者：刘欢湖北医药学院

学位级别：硕士

背景:古菌是人体微生态系统的重要成员,越来越多的研究证明古菌与人体疾病密切相关,人体中的古菌主要是产甲烷古菌,包括史密斯甲烷短杆菌(Methanobrevibacter smithii)和斯氏甲烷球形菌(Methanosphaera stadtmanae)。人体的一些疾病比... 详细信息

背景:古菌是人体微生态系统的重要成员,越来越多的研究证明古菌与人体疾病密切相关,人体中的古菌主要是产甲烷古菌,包括史密斯甲烷短杆菌(Methanobrevibacter smithii)和斯氏甲烷球形菌(Methanosphaera stadtmanae)。人体的一些疾病比如牙周炎、炎症性肠炎、结直肠癌等,已经证实了甲烷古菌参与疾病的形成过程,并且扮演着重要的调控角色。对于古菌来说核糖体RNA的加工和成熟是非常重要的,核糖体RNA的加工受阻会导致古菌发生病变甚至死亡,对古菌核糖体RNA加工成熟机制的研究将有助于检测并操控它们,并以此期望应用于疾病的控制和预防。目的:通过rna测序技术捕获甲烷古菌核糖体RNA加工成熟过程中所涉及的转录起始/终止位点以及rna的加工位点,分析pre-rrna加工成熟途径,并探索核糖体RNA加工所涉及的核糖核酸酶及其作用,以解析甲烷古菌核糖体RNA加工成熟的分子机制。方法:(1)基于原核生物细胞内rna转录本分为初始转录本(5’三磷酸,5’PPP)和加工转录本(5’单磷酸,5’P)这一特点,构建鉴定胞内rna加工位点的5’P-seq测序文库,通过测序技术分析pre-rrna上的加工位点,通过引物延伸、cDNA末端快速克隆(rapid amplification of cDNA ends,RACE)等实验进一步确定加工位点,进而分析pre-rrna成熟过程中主要的加工事件;(2)通过生物信息学方法分析共有基因以及组分分离的方法钓取负责pre-rrna 加工中行使重要内切作用的核糖核酸内切酶。结果:(1)发现了甲烷球菌16S、23S rrna加工过程中会形成环状中间体,16S rrna环状中间体开环依赖于位于5’成熟末端的线性化位点,该位点符合10 nt A/U-rich motif ’HNVNN↓NUNWH’的特征,23S rrna环状中间体线性化位点同样位于5’成熟末端,但开环可能依赖于特定的rna二级结构;(2)发现了 5S rrna 5’末端和3’末端具有符合10 nt A/U-rich motif序列特征的加工位点,内切加工促进了 5S rrna的成熟;(3)确定了存在一种特异性识别10-nt A/U-richmotif的核酸内切酶,该核酸酶属于酸性蛋白,参与16S rrna环状中间体开环及后续加工,以及5S rrna的加工成熟。结论:通过解析甲烷球菌核糖体RNA前体的加工成熟途径,发现16S、23S rrna经核酸内切酶EndA加工之后形成环状加工中间体,分别由序列依赖的核酸内切酶和结构依赖的核酸内切酶进行开环,同时确定了一种特异性识别1 0-nt A/U-rich基序的核酸内切酶,它参与16S和5S rrna的加工成熟。因此,甲烷球菌pre-rrna加工成熟主要依赖于核酸酶的内切作用。

关键词：甲烷古菌核糖体RNA 加工成熟

通过非完全随机引物高效去除核糖体RNA的建库方法研究

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通过非完全随机引物高效去除核糖体RNA的建库方法研究

作者：王榕郑州大学

学位级别：硕士

研究背景宏转录组技术是研究样本中各生命形式整体转录水平的高通量测序技术,在土壤、海洋、农业、医学和病原领域中均有广泛应用。传统的宏转录组测序技术通过完全随机的六聚体引物库(4096条六聚体引物),能够对rna核酸进行无偏倚地反... 详细信息

研究背景宏转录组技术是研究样本中各生命形式整体转录水平的高通量测序技术,在土壤、海洋、农业、医学和病原领域中均有广泛应用。传统的宏转录组测序技术通过完全随机的六聚体引物库(4096条六聚体引物),能够对rna核酸进行无偏倚地反转录和扩增,可以对样本中除真核生物编码序列外的细菌和病毒等微生物的表达和群落变化进行研究。由于细胞中绝大部分(约90%)rna核酸为核糖体RNA(ribosomal rna,r rna),往往需要额外的步骤来去除r rna。目前市面上用于r rna去除的试剂盒对rna核酸初始投入量要求高,价格昂贵,文库构建时间需要增加2个小时以上,而且目标去除r rna的物种往往限制在人、啮齿类动物和几种细菌内,对于去除其他物种的r rna效率较低。另外,目前去除微生物r rna的研究主要是根据已测序微生物的r rna序列定制特异性探针,操作繁琐,价格昂贵,不适宜大规模使用。因此,研究即能高效去除微生物r rna又具有高性价比的技术非常重要,这将为宏转录组测序技术的更新发展提供“新”技术,也为病原微生物领域的研究提供更高效的科学研究工具。研究目的本研究的目的是设计一组非完全随机(not-so-random,NSR)引物集合,通过在逆转录过程中对微生物和人类r rna的特异性脱靶,提高样本中非r rna序列的占比。特别是在去除人类r rna的基础上,实现物种非限制性的去除微生物r rna,从而提高对样本中低丰度微生物的转录定量能力,同时实现简化建库操作步骤和缩短文库构建时间的目的。研究方法本研究通过在随机八聚体引物集合中基于反向互补原则去除匹配上人类和微生物r rna的引物序列,得到一组长8 nt的非完全随机(NSR8)引物集合作为实验组引物,根据前人研究的方法设计了一对长6 nt的非完全随机(NSR6＿1-NSR6＿2)引物集合作为阳性对照引物,将宏转录组测序技术常用的六聚体随机引物集合作为阴性对照引物;通过使用三组引物进行宏转录组建库测序,分析三组对应的文库数据在人类与细菌的混合模拟样本中非r rna序列的占比和覆盖情况。研究结果1)本研究设计的NSR8引物能有效降低测序数据中人类r rna序列占比,在人类编码区高表达基因的覆盖均一性高于两种对照组。2)本研究设计的NSR8引物针对微生物r rna的去除效率高于完全随机引物和NSR6引物,在肺炎克雷伯菌编码区高表达基因的覆盖均一性高于两种对照组。3)NSR8引物在低质量环境样本的宏转录组建库的文库构建成功率高。研究结论本研究设计的长8 nt的非完全随机(NSR8)引物集合在微量rna样本的宏转录组建库中能有效去除人与微生物的r rna,大幅提升人和微生物的有效转录数据占比,并维持转录本覆盖的高均一性。该方法操作简单,文库构建时间由12小时缩短至9.5小时,同时成本有效降低,具备广阔的应用前景。

关键词：非完全随机引物宏转录组测序技术微生物核糖体RNA

长臂缨鲆核糖体RNA基因序列多态性特征分析

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热带海洋学报 2019年第1期38卷 55-66页

作者：杨敏孔晓瑜时伟龚理中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 中国科学院大学北京100049 浙江海洋大学海洋科学与技术学院国家海洋设施养殖工程技术研究中心浙江舟山316022

为了解鲽形目Pleuronectiformes鲆科Bothidae长臂缨鲆Crossorhombuskobensis(Jordan&Starks,1906)核糖体RNA基因的序列多态性特征,本研究共获得该鱼类包括18S、5.8S、ITS1和ITS2全长及28S部分序列的128条克隆序列。经序列比对、聚类分析以及重组检测,结果显示5.8S (158bp)无长度变异,而其他4个基因片段则表现出较高的长度多态性,并可分为不同序列类型:18S (1856～1893 bp)有4种序列类型A、B、C和R; 28S (967～974bp)和ITS1 (407～505bp)均有3种类型A、B和R;ITS2(423～447bp)存在2种类型A和B。此外5个基因片段在碱基组成中均表现出GC偏倚,并且ITS2(71.14%)>ITS1(65.37%)>28S(62.22%)>5.8S(57.67%)>18S(54.95%)。对具有不同序列类型的18S、28S和ITS进行真、假基因推断时,通常的判别特征不足以提供有力依据,因此增加了与4种鲆科近缘鱼类长冠羊舌鲆Arnoglossus macrolophus、青缨鲆Crossorhombus azureus、大鳞短额鲆Engyprosopongrandisquama以及冠毛鲆Lophonectes gallus相应基因片段的比对。各基因片段的插入/缺失以及特异性碱基差异位点比对结果显示:18S和28S的短序列类型A与4种鲆科鱼类序列一致,而其他序列类型则不同; ITS1序列类型A与4种鲆科鱼类在类型B的缺失位点均无缺失,因此推测18S、28S和ITS1的A类型为真基因,而其他类型为假基因。ITS2的A和B类型在差异位点上与4个鲆科鱼类不存在一致性,没有足够的依据对两个类型做出真、假基因的推断。长臂缨鲆核糖体RNA基因中, 5.8S序列最为保守遵循协同进化的方式,而其他4个基因片段为非协同进化的方式。

关键词：核糖体RNA 基因长臂缨鲆多态性假基因非协同进化重组

SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控作用

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中国科学：生命科学 2015年第11期45卷 1117-1123页

作者：杨利华王珊汪思应张令强安徽医科大学基础医学院合肥230001 军事医学科学院放射与辐射医学研究所北京100850

核糖体是由核糖体RNA和核糖体蛋白组成的复合体,其功能是参与蛋白质合成.SUMO化修饰的底物蛋白对核糖体的形成有重要调控作用.前期研究发现,KRAB型锌指蛋白Apak能特异地抑制p53所介导的凋亡通路.进一步研究发现,在核仁应激及癌基因激活... 详细信息

核糖体是由核糖体RNA和核糖体蛋白组成的复合体,其功能是参与蛋白质合成.SUMO化修饰的底物蛋白对核糖体的形成有重要调控作用.前期研究发现,KRAB型锌指蛋白Apak能特异地抑制p53所介导的凋亡通路.进一步研究发现,在核仁应激及癌基因激活条件下,抑癌蛋白ARF促进Apak发生SUMO化修饰并促使其移位于核仁.为了进一步探讨SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控功能,本研究通过Northern blot检测SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的影响,实时定量PCR检测核糖体RNA转录水平,rna-Ch IP方法检测核糖体RNA与Apak蛋白的相互作用,结果表明,SUMO化修饰的Apak抑制47S核糖体RNA前体的合成且抑制rna聚合酶Ⅰ介导转录的18S和5.8S r rna的合成;在放线菌素D以及癌基因诱导下,促进Apak与18S,5.8S r rna相互作用.本研究对理解Apak的功能和作用机制提供了新的依据,为深入研究KRAB型锌指蛋白家族分子对核糖体RNA的调控奠定了基础.

关键词： Apak SUMO化修饰核糖体RNA

核糖体18S rrna m^(6)A甲基转移酶METTL5的研究进展

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中国病理生理杂志 2023年第11期39卷 2095-2099页

作者：严媛丽林芷伊勾伟颖李西海福建中医药大学中西医结合学院福建福州350122

N^(6)-甲基腺嘌呤(N^(6)-methyladenosine,m^(6)A)即在腺苷酸的第6位氮原子处发生甲基化,是真核生物核糖核酸(ribonucleic acid,rna)普遍的表观遗传修饰之一,存在于多种类型的rna分子上,参与生物发生、稳定性调节、半衰期控制和前体信使... 详细信息

N^(6)-甲基腺嘌呤(N^(6)-methyladenosine,m^(6)A)即在腺苷酸的第6位氮原子处发生甲基化,是真核生物核糖核酸(ribonucleic acid,rna)普遍的表观遗传修饰之一,存在于多种类型的rna分子上,参与生物发生、稳定性调节、半衰期控制和前体信使rna(messenger rna,mrna)剪接、输出及翻译等诸多关键细胞过程。m^(6)A甲基化修饰是一种动态可逆的过程,涉及到甲基化、去甲基化和甲基化修饰位点的识别,分别由m^(6)A甲基转移酶、m^(6)A去甲基化酶和m^(6)A甲基化阅读蛋白介导[1-3]。

关键词： N^(6)-甲基腺嘌呤甲基转移酶样蛋白5 核糖体RNA 疾病

水稻25S核糖体RNA2′-O-核糖甲基化位点的测定

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Acta Biochimica et Biophysica Sinica 2003年第3期35卷 289-295页

作者：李伟江舸金由辛王德宝中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所分子生物学国家重点实验室上海200031 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所分子生物学国家重点实验室

核糖 2′ O 甲基化修饰是真核生物核糖体RNA上的一种极为普遍的修饰方式。为了测定水稻 2 5S核糖体RNA上发生甲基化修饰的具体位点 ,设计并纯化了一系列与水稻 2 5S和酵母 2 8S核糖体RNA均配对的引物 ,在测定水稻核糖体RNA甲基化位点的... 详细信息

核糖 2′ O 甲基化修饰是真核生物核糖体RNA上的一种极为普遍的修饰方式。为了测定水稻 2 5S核糖体RNA上发生甲基化修饰的具体位点 ,设计并纯化了一系列与水稻 2 5S和酵母 2 8S核糖体RNA均配对的引物 ,在测定水稻核糖体RNA甲基化位点的同时 ,将酵母核糖体RNA甲基化位点的测定作为对照 ,在同一条件下 ,分别以水稻及酵母总rna为模板进行dNTP浓度依赖的引物延伸反应。在测得的水稻甲基化位点中 ,有 3 1个位点是与酵母共有的 ,占酵母 2 8S核糖体RNA的甲基化位点总数的 80 %以上。另外 ,通过与已经测定的拟南芥 2 5S核糖体RNA上的甲基化位点进行比较 ,在水稻中又确定了与拟南芥相同的 5 4个甲基化位点。最终在水稻 2 5S核糖体RNA中 ,初步确定了 85个甲基化位点 ,并绘制了水稻 2 5S核糖体RNA的甲基化位点分布图。这些结果表明在不同的真核生物中 ,核糖体RNA上大部分位点核糖的甲基化修饰是保守的 ,而且亲缘关系越近 ,其保守性越强。结果还表明 ,高等植物核糖体RNA上有大量的核糖甲基化修饰位点 ,并且其中相邻的位点均被甲基化修饰的数量明显高于其他生物。所测得的甲基化位点将为进一步寻找植物中新的C/D框小分子核仁rna(sonrna)提供重要的依据

关键词：核糖体RNA 核糖的甲基化水稻植物

基于核糖体RNA的分子生物学技术在肠道菌群分析中的应用

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中华传染病杂志 2006年第1期24卷 67-70页

作者：邢卉春李兰娟浙江大学医学院附属第一医院传染病研究所传染病内科杭州现在310003 北京地坛医院肝炎四科

构成肠道微生态环境的菌群包括十几个菌属中的400～500个菌种的细菌.传统的肠道菌群分析方法,包括选择性培养计数、显微镜细菌形态观察、纯种细菌分离和生理生化鉴定等.但所需时间长、费用高、操作烦琐、敏感度低,且需要预先知晓该细菌... 详细信息

构成肠道微生态环境的菌群包括十几个菌属中的400～500个菌种的细菌.传统的肠道菌群分析方法,包括选择性培养计数、显微镜细菌形态观察、纯种细菌分离和生理生化鉴定等.但所需时间长、费用高、操作烦琐、敏感度低,且需要预先知晓该细菌的营养及生长要求.此外,有相当一部分细菌无法用常规培养检出,且基于表型的细菌分类及鉴定并不是总能得到明确的结果.随着分子生物学技术的发展及对核糖体RNA(ribosomal rna,rrna)研究的深入,国内外学者已创建不少快速、简便、特异、敏感、低耗的从分子水平来检测细菌的新方法,使一些原本无法培养的细菌能被检测,现拟就有关方面的基础及应用研究进展做一综述。

关键词：肠道微生态环境分子生物学技术核糖体RNA 菌群分析选择性培养细菌分离生化鉴定形态观察细菌分类分子水平

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受核糖体RNA启发的DNA遗传算法研究

受核糖体RNA启发的DNA遗传算法研究

作者：冯芳琼浙江大学

学位级别：硕士

DNA遗传算法是在遗传算法的基础上,受DNA生物特性及DNA计算的启发,将DNA编码方式、分子操作机制等引入遗传算法,有效的提高了遗传算法的性能。本文对变异算子和变异概率进行了研究,并以工程背景为例进行了仿真应用。主要内容如下： ... 详细信息

DNA遗传算法是在遗传算法的基础上,受DNA生物特性及DNA计算的启发,将DNA编码方式、分子操作机制等引入遗传算法,有效的提高了遗传算法的性能。本文对变异算子和变异概率进行了研究,并以工程背景为例进行了仿真应用。主要内容如下：（1）提出了一种受核糖体RNA启发的DNA-GA算法-RDGA（ribosomal rna Inspired DNA Genetic Algorithm）。该算法保留了DNA遗传算法中的交叉操作和反密码子变异操作算子,并使用了本文提出的三种新的变异操作算子——预剪切操作算子、单体自然变异操作算子、环境导向操作算子。选取4个具有搜索空间大、局部极小点多、欺骗性强的测试函数来构建测试环境,并与标准遗传算法（SGA）和rna遗传算法（rna-GA）的结果进行对比,表明RDGA算法具有更好的收敛速度和求解精度。（2）将RDGA算法用于多指标船舶柴油机的高阶控制器设计,并进行了仿真研究,与FST-MC和GA方法的对比表明RDGA算法设计的控制器参数具有更好的动态特性。（3）考虑RDGA算法的变异概率取值的影响,将模糊逻辑和RDGA算法相结合,提出了一种模糊RDGA算法（FRDGA）,该算法采用模糊算法整定变异概率。选取4个具有代表性的测试函数来构建测试环境,并与RDGA算法的结果相比较,表明FRDGA算法的有效性。（4）将FRDGA算法用于炼油厂汽油调合短期调度问题,分别求解24小时和72小时的汽油调合调度问题,并与遗传算法和PSO算法的结果相比较,验证了该算法的有效性。

关键词： DNA遗传算法核糖体RNA 模糊逻辑船舶柴油机高阶控制器汽油调合

抗生素产生菌核糖体相关基因改变与次级代谢产物的生物合成

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中国抗生素杂志 2012年第6期37卷 437-442页

作者：胡莎莎刘春磊孙秀秀冯军陈代杰上海医药工业研究院创新药物与制药工艺国家重点实验室上海200040 中国医药工业研究总院上海200040

利用抗生素抗性筛选方法及定点突变方法可以得到引起抗生素产生菌核糖体相关基因改变的突变株,这些突变对次级代谢产物的生物合成产生深刻影响,如能够显著地提高抗生素的产量也能够产生一些新的次级代谢产物。这种方法不仅对抗生素产生... 详细信息

利用抗生素抗性筛选方法及定点突变方法可以得到引起抗生素产生菌核糖体相关基因改变的突变株,这些突变对次级代谢产物的生物合成产生深刻影响,如能够显著地提高抗生素的产量也能够产生一些新的次级代谢产物。这种方法不仅对抗生素产生菌的菌种选育具有重要的意义,且为获得新的抗生素提供了新的途径。本文就抗生素产生菌核糖体蛋白基因、核糖体RNA基因、核糖体修饰相关基因及核糖体相关蛋白基因的改变引起次级代谢改变研究进展做简要综述。

关键词：核糖体蛋白核糖体RNA 核糖体相关修饰核糖体相关蛋白次级代谢产物