检索历史 清除

摘要耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans，DR)是一种可以耐受强烈辐射和化学诱变剂等多种恶劣环境压力的极端微生物，具有强大的DNA损伤修复能力，是研究抗逆性机制的模式生物。高度压缩的拟核(也可称为染色体)结构是该物种的一个显著特征。随着三维基因组学研究的蓬勃发展，高通量染色体构象捕获技术( 3C-seq/Hi-C)允许我们在高分辨率下探讨染色体组织的三维结构与动态特性。研究发现，拟核相关蛋白( NAPs)是一类在细菌拟核组织过程中发挥关键作用的小蛋白，它们不仅可以促进染色体的组织和压缩，还参与多种DNA相关的生物学过程。然而，目前关于耐辐射奇球菌的染色体三维结构特征尚未完全揭示，该物种NAPs的具体作用机制也仍待进一步阐明。<br>　　本课题以耐辐射奇球菌拟核相关蛋白DrEbfC为研究对象，探讨了其在染色体组织中发挥的作用。本研究得到以下结果:(1)对DrEbfC蛋白的生物信息学分析发现，不同细菌物种中该蛋白同源物的氨基酸序列及其编码基因在基因组上的位置顺序相对保守，且该蛋白家族具有与DNA结合的保守结构域。(2)通过敲除该NAP编码基因dr_0199,成功构建△ebfC缺失突变株。相关表型实验显示，与野生型相比，突变株的生长速率减缓，且对H2O2的氧化抗性下降。(3)在mRNA水平上，突变株中基因表达谱发生显著变化。其中，下调基因的功能富集结果指向了呼吸、氧化还原等生物过程，与突变株的生长表型相符。(4)利用3C-seq技术，我们揭示了耐辐射奇球菌基因组的三维空间构象，其染色体1 ( Chr1)和染色体2( Chr2)的折叠方式不同。与野生型相比，突变株的近程交互显著减少，高达～100 kb。结合转录组测序数据，本研究阐释了拟核相关蛋白DrEbfC作为一种全局调控因子，可能通过改变局部染色体的结构来影响相关代谢途径的效率，从而调节细菌的生理状态。<br>　　该工作首次在三维基因组层面揭示了拟核相关蛋白DrEbfC在耐辐射奇球菌染色体组织中的功能，为了解该极端微生物对生存胁迫的分子响应机制提供了有价值的见解。