紫外辐照恢复早期耐辐射奇球菌的转录组学分析

摘要

目的耐辐射奇球菌是一种对紫外线、电离、干燥和化学试剂具有较强抗性的极端微生物。然而,该菌在紫外辐照后恢复早期的分子响应还不完全清楚。本文的目的是揭示耐辐射奇球菌在这一阶段的转录组响应。方法本研究采用RNA-seq技术,测定了正常和紫外辐照培养条件下耐辐射奇球菌的转录组。为确定关键的差异表达基因及其调控关系,进行了功能富集分析。选取部分关键差异表达基因,进行实时定量PCR实验验证。利用以往研究中的转录组数据,寻找紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫条件下公共的差异表达基因。构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络;对蛋白质互作网络中的枢纽基因和主要模块进行了鉴定;对这些枢纽基因和模块进行了功能富集分析。结果紫外辐照后的恢复早期,上调基因数量是下调基因数量的2倍以上,且多数与应激反应和DNA修复有关。恢复早期的修复途径主要有单链退火(SSA)途径(涉及基因:ddrA-D)、非同源端连接(NHEJ)途径(涉及基因:ligB、pprA)和核苷酸切除修复(NER)途径(涉及基因:uvrA-C),前两种途径为同源重组(HR)做准备,而NER途径去除紫外线照射带来的嘧啶二聚体。通过比较紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫下的转录组数据,发现公共的差异表达基因主要涉及奇球菌属特异性基因和DNA/RNA代谢相关基因。从差异表达基因的蛋白质互作网络中发现了几个重要的枢纽基因和相互作用模块,其功能集中在双链断裂修复、DNA拓扑改变和复制。结论在紫外辐照后的早期恢复阶段,耐辐射奇球菌的多种基因发生了转录组水平的分子响应,并启动了多个修复途径来应对这种胁迫,其中一些修复途径在其他应激条件下同样存在。