耐辐射球菌中串联重复序列以及非编码RNA的生物信息学分析

摘要

耐辐射球菌(Deinococcusradiodurans,DR)属于Deinococcaceae家族。该菌对电离辐射、紫外线以及强氧化剂等方面具有惊人的抗性。耐辐射球菌是如何利用自身的适应性来避免细胞受到DNA链断裂造成的有害损伤，又是采用什么样的机制来减少辐射造成的DNA降解和DNA片段丢失，现在仍知之甚少。因而对DNA损伤与修复过程的分子机理一直是研究的重点。到目前为止虽然对DNA损伤修复机制方面的研究很多，包括各种修复途径，如碱基切除修复(BER)，直接损伤修复(DR)，核苷酸切除修复(NER)，碱基错配修复(MMR)，重组修复(RR)，SOS修复等，但是仍然没有一种有效的机制来解释该菌奇特而有效的辐射抗性机理。本论文通过对耐辐射球菌中串联重复序列和非编码RNA的生物信息学研究，试图从新的角度来理解耐辐射球菌的DNA损伤修复机理。 串联重复序列(Tandemrepeats)(其中SSRs为一类重复基序为1-6bp的串联重复序列)广泛存在于真核生物和原核生物，甚至是很小的细菌的基因组中。这些重复序列可能对染色质结构、基因活性的调控、DNA复制重组、细胞分裂周期、错配修复(MMR)系统以及环境的适应性等具有重要影响。比较不同基因组间的重复序列分布则能反映出不同基因组的进化史，同时也能帮助我们理解不同物种间基因组功能方面的知识。通过分析耐辐射球菌中串联重复序列的分布和该菌同其他几个细菌Deinococcusgeothermalis，Thermusthermophilus，Kineococcusradiotolerans，Rubrobacterxylanophilus，Escherichiacoli中的串联重复序列分布，发现这些细菌的辐射抗性与SSR在数量上线性相关；在耐辐射球菌中特定基序的重复序列可能对DNA复制重组、细胞分裂周期和错配修复(MMR)系统等具有重要影响。 非编码RNA(non-codingRNA，ncRNA)在参与转录调控，RNA的加工与修饰，mRNA的转录，蛋白质的运输与稳定性调节等方面具有非常明显的作用。通过生物信息学的方法对耐辐射球菌的基因间序列进行相似二级结构预测，结果发现在耐辐射球菌基因组的非编码区存在28个非编码RNA家族。其中IRE家族成员最多，其次是Histone3、tRNA和SECIS家族，另外所发现的DicF与ctRNA_pGA1、tmRNA等家族成员为细菌所特有。通过与其它生物比较分析结果显示，可以用这些非编码RNA来研究耐辐射球菌的生物学功能，并为进一步研究其DNA损伤与修复分子机制提供依据。

目录

摘 要

第一章文献综述

第二章比较基因组学研究耐辐射球菌DNA损伤修复机制

第三章耐辐射球菌串联重复序列与其他细菌的比较基因组分析

第四章耐辐射球菌中非编码RNA研究

第五章总结

致谢

硕士期间发表的论文