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背景:
细菌中发挥调节作用的非编码RNA,称为“调节小RNA”(sRNA)。调节sRNA参与到病原体侵染宿主的应激过程。鼠疫的病原菌--鼠疫耶尔森氏菌(以下简称鼠疫菌)是以蚤类为传播媒介,在啮齿动物间传播的,感染机体后,鼠疫菌能在巨噬细胞内存活繁殖。面对多宿主复杂的环境因素,鼠疫菌必须能够感应并快速适应每个环节的环境变化,才能最终在宿主体内存活和在自然界中传播并最终致病,而每个适应性反应也必然伴随着严格的基因转录调控。依据鼠疫菌在宿主体内可能遇到的胁迫环境,我们采用五个不同体外模拟条件培养鼠疫菌,通过cDNA文库构建的方法来发现鼠疫菌在多种体外条件下表达的sRNA,试图从整个基因组水平上获得新的、鼠疫菌特异的sRNA,为其功能研究奠定基础。
方法:
本研究旨在鉴定鼠疫菌传播感染过程中参与基因调控的sRNA分子,因此,我们依据鼠疫菌在传播和感染过程中可能面临的环境,设计并实施了多个体外模拟刺激的条件,包括温度、生长时期、铁缺乏(模拟宿主体内低铁环境)、低钙(模拟感染初期Ⅲ型分泌系统的形成环境)和低镁(模拟巨噬细胞中溶酶体环境)5种刺激因素,对5种条件的鼠疫菌总RNA进行提取,等比例混合后利用胶回收和氯化钠浓度梯度洗脱方法获得50~400nt长度范围的RNA,在RNA分子的5和3端加上特异接头,逆转录后构建cDNA文库。对获得的cDNA克隆进行Sanger测序,对获得的序列进行基因定位,将基因间区或反义链上的序列作为候选sRNA。依据序列与基因的相对位置,对候选小RNA进行分类,每一类中挑选出有代表性的若干sRNA进行Northern Bbt和RACE的实验,验证其真实存在性和完整性,并对文库中得到的70nt以上的sRNA进行Real-time PCR的定量分析。最后,通过RNA二级结构的预测软件Mfold对获得的对sRNA进行二级结构的预测。
结果:
通过上述RNA组学的方法和每一步实验操作严格的质量监控,我们发现了43个非编码RNA,其中6个已经注释的RNAs,其中25个为注释基因反义链编码的的sRNAs。有趣的是,其中2个与非编码RNA完全互补。另外我们还发现了8个新基因间区的sRNAs。Northern blot成功的验证了10个候选的sRNAs。29个候选sRNAs的表达分析显示24个sRNAs在鼠疫菌进入稳定期时高表达。
结论:
本研究将能获得全长RNA序列的RACE技术结合到cDNA文库的构建工作中,因此我们的方法更易于获得真实的、全长的sRNA分子。从获得的结果来看,所用的建库方法是可行的,cDNA文库相对来说比较完整,片段覆盖的范围较广,得到sRNA在文库中所占的比例较大.获得新sRNA的效率较高,并且得到的序列大都是真实可信的。尽管我们给出的鼠疫菌sRNA的信息还不全面,而且还有赖于后续研究的补充甚至更正,但仍然为鼠疫菌基因sRNA的发现及其调控网络的构建及基因功能的预测方面迈出了关键的一步。