苏云金芽胞杆菌SigL和sRNA功能的生物信息分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen20080310
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苏云金芽胞杆菌(Bacillus.thuringiensis)是目前应用最广泛的微生物杀虫剂。在形成芽胞的同时,B. thuringiensis还大量表达杀虫晶体蛋白并将其组装成伴胞晶体,相关的调控机制一直是研究的热点和难点。sigL基因编码的产物SigL是细菌中调控许多重要代谢途径的6因子。到目前为止,几乎在所有物种中都鉴定到了非编码RNA作为基因表达的调节因子,对基因的转录、翻译起到复杂的抑制或者激活作用,而B. thuringiensis sRNA的研究目前还是空白。本研究对B. thuringiensis YBT-1520的SigL及其增强子结合蛋白(bacterial enhancer binding protein, bEBP)的结构和功能进行了分析;在基因组水平阐释了YBT-1520和BMB171菌株的sRNA的种类和功能。取得的主要成果如下:1)YBT-1520菌株SigL及其bEBP的结构和功能的生物信息学分析YBT-1520菌株基因组中存在1个SigL和6个bEBP,而且bEBP在结构上具有丰富的多样性,包含了bEBP的所有可能的结构域组织类型。SigL所调控的基因涉及11个COG功能类群,其中包括能量代谢、氨基酸代谢、翻译与细胞周期等。根据bEBP在基因组的位置推测,YBT-1520中bEBP参与γ-氨基丁酸代谢途径、精氨酸代谢途径、支链脂肪酸降解途径、多糖分解代谢等代谢途径的调控。2)YBT-1520菌株bEBP与PspA相互作用的验证用细菌双杂交的方法研究了YBT-1520中的bEBP与噬菌体休克蛋白(phage-shock protein, PspA)之间的两两相互作用关系。在已完成的2个bEBP和2个PspA之间,Bt1520GL001560和Bt1520GL000962有强烈的相互作用,其他组合互作关系不明显。结果提示,YBT-1520中bEBP与PspA的相互作用关系可能更复杂,且不同于Escherichia coli中的PspA和PspF类似的调控关系。3)YBT-1520和BMB171基因组sRNA的分析和功能预测YBT-1520基因组中共预测到575条sRNA,其中18条为rRNA或tRNA,441条反式编码的反义sRNA (trans-encoded antisense RNAs)、26条功能已知的核酸开关(riboswitch)、90条功能未知的潜在核酸开关,这些潜在的核酸开关可能与17个COG功能类群密切相关。BMB171基因组中共预测到576条sRNA,其中30条为rRNA或tRNA、402条反式编码的反义sRNA、25条功能已知核酸开关、119条是功能未知的潜在核酸开关,这些潜在的核酸开关可能与信号转导、细胞膜的形成、蛋白翻译后修饰、转运、碳代谢、能量代谢、脂类代谢等18个COG功能类群相关。综上所述,本研究通过多种生物信息分析手段的综合运用并结合部分实验验证,开展了B. thuringiensis SigL和sRNA的结构和功能研究。本研究将为深入分析B. thuringiensis伴胞晶体和芽胞形成过程中物质和能量代谢的变化提供重要依据。
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