鼠疫耶尔森氏菌小rna ryhb1和ryhb2调控和生理比较研究

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1、南方医科大学2009级博士学位论文鼠疫耶尔森菌+RNARShBl和RshB2调控和生理比较研究ComparisonsofregulatoryandphysiologicalcharacterizationofsRNARyhBhomologsinYersiniapestis课题来源：国家自然科学基金专业名称免疫学学位申请人邓仲良指导教师杨瑞馥答辩委员会主席答辩委员会成员韩延平段蕴铀宋亚军徐东刚万成松周春华王伟周丽君论文评阅人万康林姜永强万成松2012年5月27日广州博士学位论文鼠疫耶尔森氏菌小RNARyhBl和RyhB2调控和生理比较研究博士研究生：邓仲良指导教师：杨瑞馥、韩延平摘要研究

2、背景鼠疫是由鼠疫耶尔森氏菌(简称鼠疫菌)引起的一种自然疫源性疾病。在自然界鼠疫菌主要在啮齿动物间传播，也可通过蚤叮咬或者其它途传染给人，引发腺鼠疫、肺鼠疫和败血症鼠疫。在机体感染早期，鼠疫菌能在巨噬细胞内存活并繁殖，是鼠疫菌得以最终致病的关键阶段。鼠疫菌在媒介(跳蚤)和宿主(哺乳动物)间循环的过程中，不可避免地遭遇多个信号(温度、离子浓度、渗透压、pH、氧、自由基、过氧化物、碳源、氮源等)的协同刺激，一旦进入宿主体内，病原菌能够有效感应这些信号并迅速做出反应，通过调动多种调控机制适应环境压力。细菌中除了蛋白质类的调控因子之外，还存在着一些发挥调控作用的非编码RNA(smallnon—c

3、odingregulatoryRNA，sNRA)，也称为dxRNA。dxRNA广泛存在原核生物，通常位于基因问区(IGR)，长度为50．500bp左右，转录后一般不翻译为蛋白质，有特殊的茎环结构，可通过碱基反向互补调控靶mRNA翻译和稳定性。d、RNA作为一种有效的调节分子，在对原核生物生理和毒力功能的调节中起到十分重要作用。如可直接感应温度、pH值、氧气浓度和营养条件等环境信号，参与细菌铁代谢、压力反应、碳代谢、糖利用、外膜平衡、密度感应、毒力等生理功能的调控。细菌dxRNA对靶mRNA调控大多需要Hfq(hostfactor摘要forRNAphageQDreplicase)伴侣蛋白

4、的参与。Hfq是一种IⅢA结合蛋白，存在于革兰氏阳性和革兰氏阴性菌中，胞内形成六聚体结构，是一种高度保守的耐热蛋白。在调节过程中，Hfq与+RNA分子结合，促进RNA分子间配对和稳定小RNA，被认为是细菌基因转录后的关键调控因子。对大多数生物来说，铁是一把双刃剑。正因为如此，细菌进化过程中已经形成一套铁稳态调节系统来维持合适的细胞内铁水平，既要满足正常的生理需要，又能防止其毒性作用。细菌中，Fur(ferricuptakeregulator)蛋白是一种关键的转录抑制蛋白，控制铁代谢矛llFe2+作为辅助因子的利用。低铁时，Fur蛋白失活，铁摄取相关基因表达。相反，铁离子浓度增加时，Fu

5、r蛋白激活，铁摄入基因表达抑制，含铁蛋白和铁储存蛋白基因表达激潘。在肠杆菌科中，这种激活多需要两步连续的抑制，臣]JFur蛋白抑制一个90nt的调节小RNA—RyhB的转录，继而在14fq的辅助下，RyhB与含铁蛋白编码基因mRNA互补配对，抑制后者的翻译和促进mRNA的降解。其中，Hfq蛋白作为伴侣蛋白，可增强RyhB稳定性，在转录后水平调控靶mRNA。因此，RyhB日-‘。通过抑制铁利用相关蛋白的表达，增加细胞内铁离子浓度，确保铁必需蛋白的铁利用，维持细胞铁稳态。与蛋白类调节子类似，同一个／J,RNA可调控多个靶分子。I寸hB是目前已知调控靶mI州A数目最多的tJ、RNA。目前已经

6、鉴定大肠埃希氏菌RyhB直接调控的转录本共22个，共涉及64个基因，涉及三羧酸循环(TCA)、糖酵解、氧化应激、铁．硫簇形成以及需氧和厌氧呼吸等，除此以外，RyhB还能负反馈调节忽，．基因的表达。RyhB除了与铁代谢功能相关外，在霍乱弧菌和痢疾志贺氏菌中，还发现RyhB的转录还影响到细菌动力、化学趋化、生物膜、酸耐受、氧化还原甚至毒力基因的表达等。铁代谢在鼠疫菌致病过程中至关重要，而I寸hB又是其中关键的调节小RNA。我们对肠杆菌科基因组序列进行了分析，结果发现：大多数基因组内只存在一个RyhB，而只有耶尔森氏菌和沙门氏菌基因组内存在两个RyhB同源拷贝，其中一个拷贝可能是进化分支过程

7、中获得的。鼠疫耶尔森氏菌两个RyhB——RyhBl和RyhB2都位于染色体上，且相距较远。同源性比对分析发现：鼠疫菌RyhB---．者序Ⅱ博士学位论文列同源性达至1169％，与大肠埃希氏菌和沙门氏菌RyhBt[1比，同源性在61％至,J72％之间。在细菌l寸hB调控方面的认识已经较为深入。然而，多数细菌基因组内仅存在一个RyhB，在沙门氏菌和耶尔森氏菌进化获得的另一个拷贝，究竟在细菌生理乃至致病过程中发挥怎样的作用?二者调控与生理功能的比较研究