一、真核生物跨损伤修复分子机制的研究(论文文献综述)
戴镜郦[1](2021)在《耐辐射奇球菌中蛋白磷酸化修饰及毒素-抗毒素系统响应胁迫的调控机制研究》文中研究指明耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)是一种对于电离辐射、紫外线、干燥、高温及多种化学诱变剂胁迫具有极强抗性的微生物。作为研究极端环境生存能力及DNA损伤修复机制的模式生物之一,对耐辐射奇球菌胁迫响应机制的研究将对探讨生物在极端环境下特有的生命过程具有重要意义。本研究通过蛋白质组学、转录组学及分子生物学等手段探究了两种重要的转录后调控系统(蛋白质磷酸化修饰及毒素-抗毒素系统)参与耐辐射奇球菌胁迫响应的机制。我们首先利用蛋白质组学及生物信息学方法研究了蛋白质磷酸化修饰在耐辐射奇球菌中的情况,共鉴定到135个磷酸化修饰蛋白的265个磷酸化修饰位点并进行了注释。通过GO的富集分析、KEGG通路分析和亚细胞定位分析,表明蛋白磷酸化修饰在耐辐射奇球菌中参与了多种生物学过程,包括代谢相关的糖酵解和TCA循环。通过绘制蛋白之间的互作网络图谱,我们发现磷酸化的蛋白质在DNA/RNA相关的蛋白分类中明显聚集。横向比较耐辐射奇球菌同其他细菌的磷酸化蛋白质组,发现其整体磷酸化修饰水平及S/T/Y修饰位点分布与其他细菌较为相似。将耐辐射奇球菌辐照前后的两个蛋白磷酸化组学进行比较,共筛选获得18个磷酸化水平具有显着差异的蛋白。对于差异蛋白中的Rec A蛋白通过EMSA,D-loop结合及ATPase等实验,并通过结构分析,发现新鉴定到的S174位点的磷酸化直接影响了其与单链DNA与双链DNA结合能力及D-loop活性,而对其ATPase没有影响。这些结果表明蛋白磷酸化修饰可能在耐辐射奇球菌的DNA修复中起着重要作用。同时,我们使用结构生物学、转录组学及生化实验研究了毒素-抗毒素系统(Maz EF-dr系统)参与耐辐射奇球菌环境胁迫响应的机制。通过大肠杆菌表达纯化获得耐辐射奇球菌的Maz F-dr蛋白,优化得到蛋白晶体并进行了结构解析。研究表明Maz F-dr蛋白结构拥有Maz F家族典型的Maz F/Ccd B折叠,与同源蛋白结构高度相似且具有保守的催化位点,但其位于二聚化互作界面的β1-β2 loop与大肠杆菌存在差异。通过多个转录组数据对比筛选出650个基因作为Maz F在损伤响应中可能的底物。生物信息学手段富集结果表明其中大量的基因参与了金属离子转运、渗透压胁迫及细胞分裂等通路,可能与Maz EF-dr系统作为全局调控因子参与耐辐射奇球菌的胁迫响应有关。同时实验结果表明在DNA损伤剂的胁迫处理下耐辐射奇球菌胞内铁离子含量显着上升,且细胞活性氧(ROS)水平及蛋白质羰基化水平上调,而该现象在maz EF敲除株中并不显着,表明Maz EF-dr系统可能通过调控胞内铁离子含量进而引起ROS水平上调,最终导致细胞持留性或者死亡。综上所述,本研究鉴定了耐辐射奇球菌中在正常及辐照条件下的磷酸化蛋白质组学,发现以Rec A为代表的蛋白磷酸化参与调控了细胞的胁迫响应过程;探究了耐辐射奇球菌毒素-抗毒素系统Maz EF系统中毒素蛋白的结构及抗毒素蛋白的可能切割底物,进而揭示Maz EF介导的转录后水平损伤胁迫响应的调控机制。本研究不仅加深了对耐辐射奇球菌极端环境生存机理的认识,也有助于更好地了解原核生物中蛋白质磷酸化修饰及毒素-抗毒素系统的特征及多样性,并拓宽我们对于生物逆境胁迫适应机制的理解。
辛晓东[2](2021)在《水稻OsMLH1与OsMLH3互作调控减数分裂分子机制的研究》文中研究指明水稻既是全球主要的粮食作物,也是研究高等植物减数分裂机制的重要材料。减数分裂是真核生物世代交替现象的关键过程之一,也是有性繁殖过程中产生新的等位基因变异的关键。减数分裂过程中的几个关键事件,包括配对、联会、重组和交叉形成,对于同源染色体的高效交换和正常分离是必需的。作物育种通过减数分裂重组的作用对亲本染色体间的优良性状进行重新组合,从而培育具有优良性状的品种。因此,解析减数分裂重组的分子机制对于基础研究和实际应用都具有重要意义。真核生物DNA错配修复(MMR)系统是非常保守的,主要影响DNA的复制、修复和重组。MutLγ(MLH1-MLH3)异源二聚体作为MMR复合体的一个组分,主要在减数分裂重组过程中发挥关键作用。在酵母、哺乳动物和植物中,MLH1和MLH3同源基因对于减数分裂交叉的形成至关重要。尽管最新的研究报道了OsMLH3在水稻中的功能,但是减数分裂联会和交叉形成的细胞学基础仍需要进一步研究,尤其是OsMLH1的功能仍知之甚少。本研究利用CRISPR-Cas9技术对减数分裂重组基因OsMLH1和OsMLH3进行编辑,产生的基因编辑突变体表现为半不育表型。研究发现,OsMLH1通过去除配对联会过程中形成的互锁结构,促进PAIR2的及时清除和ZEP1的正常装载,进而促进联会复合体的组装。另外,OsMLH1-OsMLH3异源二聚体在减数分裂重组过程中调控干扰敏感型交叉(I类交叉)的形成。主要研究结果如下:1.Osmlh1突变体影响水稻育性生物信息学分析结果表明,OsMLH1和OsMLH3基因编码蛋白在物种间非常保守。利用CRISPR-Cas9技术,我们创制了OsMLH1基因的两个等位突变体,Osmlh1-1和Osmlh1-2。Osmlh1-1在第五外显子处缺失一个碱基G;Osmlh1-2在第一外显子处缺失一个碱基G。表型考察和遗传分析结果显示,Osmlh1-1突变体表现为半不育表型,该表型由OsMLH1基因的一个隐性突变导致;Osmlh1-2突变体也表现为半不育表型。遗传互补检测结果显示,OsMLH1基因可以恢复Osmlh1-1突变体的育性。2.OsMLH1基因影响小孢子减数分裂过程QRT-PCR结果显示,OsMLH1基因的转录本在减数分裂时期的水稻幼穗中高水平累积。GUS染色结果表明,OsMLH1启动子驱动表达的GUS蛋白在减数分裂时期的花药中积累。亚细胞定位实验结果表明,OsMLH1蛋白定位在细胞核中。扫描电镜和透射电镜观察结果显示,Osmlh1-1突变体中的部分花粉发育畸形,不能合成淀粉粒。细胞学观察结果表明,Osmlh1-1和Osmlh1-2突变体花粉母细胞的减数分裂染色体行为异常。3.OsMLH1促进联会复合体的组装利用5S r DNA探针和端粒探针进行的FISH实验,以及利用Os Cen H3抗体进行的免疫荧光检测(IF)实验结果表明,Osmlh1-1突变体中的同源染色体配对是正常的。利用γH2AX抗体进行的IF实验结果表明,Osmlh1-1突变体中减数分裂同源重组的起始过程是正常的。进一步的IF实验表明Osmlh1-1突变体中RPA2c和MER3在染色体上的装载是正常的。分别利用REC8、PAIR2和ZEP1抗体进行的IF实验结果表明,在Osmlh1-1突变体中,通过REC8信号可以观察到粗线期的染色体上存在互锁结构和未联会区域。在相应的分离区域,PAIR2蛋白清除被延迟,并且ZEP1蛋白无法装载。因此,我们推测OsMLH1可能通过解除互锁结构促进联会复合体的组装。4.OsMLH1影响干扰敏感型交叉的形成FISH实验和减数分裂中期I细胞的统计分析结果显示,Osmlh1-1突变体中含有不相关联5S r DNA信号的细胞约为41%;Osmlh1-1突变体中二价体减少了约42%,交叉结个数减少了约53%。利用Kolmogorov-Smirnov检验方法分析每个细胞中交叉结个数的分布情况,结果显示Osmlh1-1突变体中的交叉结分布与泊松分布一致,说明突变体中的交叉是随机分布的,对干扰不敏感。因此,OsMLH1参与了减数分裂重组过程中干扰敏感型交叉(I类交叉)的形成。5.OsMLH1与OsMLH3互作酵母双杂交实验结果表明,OsMLH1与OsMLH3互作,并且它们的互作依赖于彼此的C端多肽。体外pull-down实验结果表明,OsMLH1与OsMLH3直接互作。分裂荧光素酶互补实验结果表明,OsMLH1与OsMLH3在烟草体内互作。6.OsMLH3参与减数分裂过程QRT-PCR结果显示,OsMLH3在减数分裂时期的水稻幼穗中高水平表达。利用CRISPR-Cas9技术,我们创制了OsMLH3基因的两个等位突变体,Osmlh3-1和Osmlh3-2。表型考察结果显示,Osmlh3-1和Osmlh3-2突变体育性显着降低。细胞学观察结果表明,Osmlh3-2突变体花粉母细胞的减数分裂染色体行为异常。7.OsMLH1与OsHEI0互作酵母双杂交和体外pull-down实验证实,OsMLH1和OsHEI10互作,并且该互作依赖于OsMLH1的C端。酵母双杂交实验证实,OsHEI10可以形成同源二聚体。但分裂荧光素酶互补实验证实,OsMLH1/OsMLH3与Os MSH4不互作。8.MutLγ参与水稻减数分裂过程的分子模型基于已有的研究,我们总结了MutLγ(OsMLH1-OsMLH3)异源二聚体调控水稻联会和交叉形成的分子机制:在水稻减数分裂过程中,偶线期晚期形成互锁结构,并在粗线期中/晚期被解除。MutLγ-OsHEI10复合体在粗线期调控I类交叉的形成,进而保证了二价体的正常形成。OsMLH1、OsMLH3和OsHEI10可能在减数分裂同源重组过程中形成多蛋白复合体,从而促进I类交叉的形成。MutLγ异源二聚体促进交叉形成的过程是否受到OsHEI10的SUMO化或泛素化修饰的调控值得进一步研究。本论文研究了OsMLH1与OsMLH3互作参与水稻减数分裂过程的分子机制,为作物育种中基因重组和杂种优势固定提供了相关的基因资源和理论指导。
余梅霞[3](2021)在《粘帚霉耐受重金属镉机制的初步研究》文中研究说明近年来,随着工业的迅速发展,重金属污染问题日益严重。微生物修复重金属污染也成为了研究热点。粘帚霉是研究较为广泛的生物防治菌株,具有防治植物病虫害、降解有机污染物、降解生物毒素等功能。本论文选择粘帚霉为研究对象,选择重金属中毒性较强的镉(Cd)作为胁迫物质,使用含Cd的固体培养基和液体培养基,筛选出了3种具有较强耐Cd能力的粘帚霉,即粉红粘帚霉、绿色粘帚霉和融粘帚霉。鉴于这3种粘帚霉耐Cd能力相近,而粉红粘帚霉的相关研究深入、应用范围更广泛,故选择粉红粘帚霉开展后续实验。原子吸收分光光度计检测发现,在25 mg/L Cd胁迫下,粉红粘帚霉对Cd的吸附率最高为77.7%,富集量最高为28.3μg/g。当Cd浓度增加到50 mg/L,最高吸附率下降至58.6%,但最高富集量升高至39.7μg/g,表明粉红粘帚霉能够有效吸附和富集Cd。扫描电镜和X射线能谱分析数据表明,粉红粘帚霉菌体表面能够附着一定量的Cd,然而高浓度Cd会造成部分菌丝畸形,抑制粉红粘帚霉菌丝的生长。进一步傅里叶红外光谱分析发现,粉红粘帚霉菌体表面的羟基、羧基和巯基等官能团参与了对Cd的吸附。鉴于重金属进入细胞会引起氧化应激,细胞会提高抗氧化能力以减轻氧化损伤,本实验探究了Cd胁迫下粉红粘帚霉抗氧化体系的响应情况,分析了抗氧化相关酶系的含量和活性。研究发现,Cd胁迫会促进粉红粘帚霉菌体内抗氧化水平的显着提高,菌体内谷胱甘肽过氧化物酶活、谷胱甘肽含量、总酚含量均显着性增加。其中,谷胱甘肽不仅是一种具有抗氧化活性的多肽,还可以结合重金属Cd。说明粉红粘帚霉会通过增加谷胱甘肽的含量来提高抗氧化水平,减轻氧化损伤,以及结合更多的Cd。为了探究粉红粘帚霉耐受重金属Cd的分子机制,本研究利用转录组学的方法分析了Cd胁迫下粉红粘帚霉菌体基因转录表达的情况。数据分析发现,100mg/L Cd胁迫下,菌体会促进编码还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSH)相互转化酶的m RNA表达量的增加,可能会促进GSH和GSSH的相互转化,从而增加该菌株耐受重金属Cd的能力。进一步分析转录组数据,筛选出了与粉红粘帚霉耐受Cd相关的3个差异基因,即g4938、g2411和g11391,分别编码ABC家族的SNQ2蛋白,ABC家族的线粒体转运蛋白ATM和ZIP家族的ZIP1/2/3蛋白,该类蛋白参与了细胞对重金属的耐受。故而推测,粉红粘帚霉可能通过提高这3种基因的表达量来增加耐受重金属的能力。综上所述,本研究筛选了能够耐受重金属Cd的粉红粘帚霉,发现其具有较强的吸附和富集Cd的能力,并从菌体表面吸附、抗氧化和分子水平揭示了粘帚霉耐受重金属机制,为其在农业和环境修复上的应用奠定基础。
韩帅波[4](2021)在《盐环境来源微生物多相分类及嗜盐古菌基因组适应性与演化研究》文中提出盐环境中的微生物因其独特的生理代谢类型和特殊的生命演化地位,受到人们的广泛关注。新疆阿尔金山无人区由于高山阻隔,气候恶劣,人迹罕至,其中古老而原始的微生物资源一直以来鲜有报道。本文以新疆阿尔金山高海拔盐湖为重点,以包括其在内的8个盐湖(阿牙克库木湖、卡尔敦湖、龙尾错、销库尔咸湖、玛纳斯湖、巴里坤湖、运城盐湖和吉林碱湖)为研究对象,研究盐湖中的微生物群落结构并挖掘其中嗜盐微生物资源,对分离到的6株嗜盐微生物进行了多相分类学研究。此外,对38株嗜盐古菌模式菌株进行了全基因组测序,并对其中一株的基因组环境适应性和基因演化进行了深入探讨。本论文运用非培养的宏基因组方法,对阿牙克库木湖和玛纳斯湖的微生物群落结构进行分析,发现在阿牙克库木湖中,细菌是优势类群,红杆菌目在目水平丰度最高,而在玛纳斯湖中,嗜盐古菌是优势类群,盐红菌属在属水平丰度最高。运用可培养的方法,共分离纯化得到403株嗜盐微生物,包括191株嗜盐古菌和212株嗜盐细菌,其中嗜盐古菌疑似新分类单元8个,嗜盐细菌疑似新分类单元17个。在群落分析中,发现玛纳斯湖和运城盐湖,销库尔咸湖与运城盐湖的嗜盐古菌群落结构较为类似;卡尔敦湖、阿牙克库木湖和龙尾错这三个高海拔盐湖的细菌群落结构相似,优势类群均为海杆菌属菌株,而海杆菌属的物种大部分直接或间接来自海洋,在远离海洋、人迹罕至的高原盐湖中发现如此之多的海杆菌属菌株,可能是继喜马拉雅山脉发现海洋鱼类化石后,青藏高原海洋起源假说的又一力证,在地球物种演化研究上具有一定的科学意义。对分离自不同盐环境的6株嗜盐微生物进行了多相分类学研究,建立了2个新属(Salilacivita gen.nov.和Ayaqqumibacter gen.nov.)和6个新种(Salilacivita planktonica、Ayaqqumibacter halotolerans、Wenzhouxiangella salilacus、Rhodohalobacter barkolensis、Marinobacterium zhoushanense和Terasakiella brassicae)。在属和种的水平增加了新的分类单元,丰富了嗜盐微生物资源,为后续的研究提供物种材料和参考信息。对38株嗜盐古菌模式菌株进行了全基因组测序,共获得9个高质量基因组完成图和29个草图,极大地丰富了嗜盐古菌模式菌株的基因组数据资源,并对其中Salinigranum rubrum GX10T基因组的环境适应性与基因演化进行了深入分析。菌株GX10T的基因组由一个环状染色体和5个环状质粒组成。在其基因组中存在大量K+和Na+转运蛋白编码基因以及相容性溶质的吸收和合成相关的基因,使其能够保持细胞内外的渗透压平衡。偏酸性的蛋白质等电点使得其细胞内的生物大分子在高盐环境下依旧能够保持稳定的结构。该菌株拥有光修复、切除修复、错配修复和重组修复等完善的DNA修复系统,可以对紫外辐射导致的受损DNA进行修复。该菌株基因组中含有大量重金属抗性和代谢相关的基因,可能有助于降低重金属对菌体的毒害作用。其基因组中含有多个CRISPR位点和多种类型的Cas蛋白编码基因,共同组成CRISPR-Cas系统,来降解侵入细胞内的噬菌体和外源DNA,维持基因组的稳定。运用基于系统发育树的方法,对该菌株中的新基因进行注释和分析,发现大部分新基因形成于热原菌纲和嗜盐菌纲的物种分化过程中。此外,该菌株基因组也还存在有编码丝氨酸蛋白酶、α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脂肪酶、酯酶、内切葡聚糖酶等工业用酶和PHA合成途径的全部基因,表明菌株GX10T还具有较大的生物技术应用潜力。新疆高海拔盐湖嗜盐微生物资源的研究鲜有报道,本研究通过非培养和可培养方法揭示了其微生物群落组成以及特有的群落类型,加深了对特殊环境下微生物分布的认识。对6株疑似新分类单元进行了多相分类学研究,丰富了嗜盐微生物物种资源。对38株嗜盐古菌模式菌株进行全基因组测序,为后续分类学、比较基因组学和生物技术利用奠定数据基础。对菌株S.rubrum GX10T的环境适应性和基因演化分析,则进一步加深了对生命在极端环境下生存机制和演化历史的理解。
周星茹[5](2021)在《耐辐射奇球菌DNA修复相关聚合酶的功能研究》文中研究指明耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)对于电离辐射、干燥、紫外线和多种化学诱变剂等胁迫都具有极强的抗性,是研究DNA损伤修复系统的模式生物。由于几乎所有的DNA修复途径都需要DNA聚合酶的参与,因此研究耐辐射奇球菌的DNA修复相关聚合酶有助于深入了解生物体的DNA损伤修复机制。耐辐射奇球菌基因组共编码了三个DNA聚合酶:PolⅠ,PolⅢ和PolX。其中,PolⅢ是主要的DNA复制聚合酶,PolⅠ和PolX参与DNA修复。研究表明,DrPol1在耐辐射奇球菌特有的合成依赖型链退火(ESDSA)修复途径中发挥核心功能,DrPolX参与双链断裂修复(DSBR)和碱基切除修复(BER)途径,本文从聚合酶活性、核酸酶活性及二者之间的调控等方面系统地研究了DrPol1和DrPolX的体内外功能。DrPol1属于A家族DNA聚合酶,具有相对独立的DNA聚合酶结构域(KlenDr)和核酸酶结构域(DrPol1-NTD)。本文分别表达纯化了DrPol1全长及其截短结构域,鉴定了DrPol1与DNA修复相关的生化特性:KlenDr是一个不依赖于3′-5′校正核酸外切酶活性的高保真DNA聚合酶,其核苷酸插入的准确性可能与手指结构域中N-helix和O-helix之间相对灵活的连接方式相关;不同于大肠杆菌中的同源物,KlenDr偏好于结合Gap DNA而非DNA复制中常见的引物-模板DNA。酶动力学分析结果显示,DrPol1-NTD具有与大肠杆菌和人类FEN1蛋白类似的Flap核酸内切酶活性,但其Gap核酸内切酶活性比后两者高100倍以上;DrPol1-NTD还能高效地切割更加复杂的Holliday Junction结构。同时,表型实验发现DrPol1-NTD的敲除菌株对紫外线和γ射线的敏感性显着升高。此外,研究还表明聚合酶结构域是DrPol1 DNA结合能力的主要贡献者,能提高DrPol1对复杂DNA底物的核酸酶活性;DrPol1在体外会先对引物-模板底物进行聚合再进行酶切。DrPolX属于X家族DNA聚合酶,具有聚合酶结构域(PolX-core)和组氨酸醇磷酸酶结构域(PHP),但二者需要协同才能正常工作。DrPolX的DNA结合能力主要来自PolX-core,而PHP结构域能帮助PolX-core稳定蛋白结构和识别无碱基(AP)位点。除了已知的3′-5′核酸外切酶活性,生化分析发现DrPolX还具有BER途径所需的AP核酸内切酶活性。点突变蛋白DrPolXH334A缺失了90%以上的AP核酸内切酶活性,但保留了3′-5′核酸外切酶活性,而DrPolXD339A的活性变化则恰好与之相反。不同于其他X家族DNA聚合酶的“DDD”催化中心,DrPolX的活性中心由“AEE”组成,但体外未能观察到DrPolX的聚合活性。体内实验发现drpol X敲除菌株对烷化剂和紫外线的抗性并未显着下降,表明DrPolX在BER修复途径中的功能可能存在其他同功酶的补偿。综上所述,本文系统地表征了耐辐射奇球菌DrPol1和DrPolX中多种DNA修复相关的生化特性,探索了DrPol1和DrPolX中核酸酶与聚合酶结构域之间的协作,并在体内验证了它们对于耐辐射奇球菌极端抗性的作用。研究结果拓宽了对耐辐射奇球菌DNA修复相关聚合酶的功能认知,也为深入了解生物体的DNA损伤修复系统提供了重要补充。
张平贤[6](2021)在《表观修饰因子DRW1调控水稻生长发育的机制研究及表观数据库的构建》文中进行了进一步梳理表观遗传和遗传协同参与生长发育、基因表达调控、环境信号响应等过程,是生物性状多样性的基础。在细胞分裂过程中,遗传信息和表观遗传信息需要完成从母本细胞到子细胞之间的传递。目前对植物尤其是作物细胞分裂过程中的表观遗传信息传递机制知之甚少。本研究在水稻中鉴定了酵母CTF4(CHROMOSOME TRANSMISSION FIDELITY PROTEIN4)同源蛋白DRW1(DWARF-RELATED WD40 PROTEIN 1),DRW1招募多梳家族(Polycomb,Pc G)复合体成员LHP1(LIKEHETEROCHROMATIN PROTEIN 1)和CLF(CURLY LEAF)形成“表观分子模块”以维持全基因组组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K27me3)修饰水平。DRW1通过抑制细胞周期抑制基因Kip-Related Protein 1(KRP1)和KRP5表达水平调控细胞周期正常进程,通过生化实验证明DRW1通过结合KRP1和KRP5启动子区域并招募LHP1和CLF来影响目标基因区域的H3K27me3修饰水平。进一步研究发现,DRW1通过与DNA解旋酶复合体成员GINS(Go,Ichi,Nii,and San)和DNA聚合酶α(DNAP)形成“复制分子模块”来调控细胞周期S期DNA复制和损伤修复。与酵母CTF4相比,水稻中DRW1不仅影响DNA解旋酶活性、细胞周期S期DNA复制和损伤修复,还特异参与细胞周期中表观遗传信息的传递。DRW1突变后存在株高降低、种子变小等明显表型,而拟南芥中CTF4同源蛋白(EOL1)突变后表型与野生型Col-0无显着差异。进一步分析发现,DRW1和EOL1虽然都在细胞分裂旺盛的组织中表达,均能够与Pc G复合体成员相互作用形成复合体,但参与调控的生物学过程不同。水稻DRW1参与了调控细胞周期和DNA损伤修复,但不影响开花时间;而拟南芥中EOL1参与调控开花时间,但不影响细胞周期和DNA损伤修复。以上研究表明,CTF4/EOL1/DRW1的生物学功能在物种间既有保守性又兼具特异性,为后续CTF4在物种进化过程中的功能分化研究提供了理论基础。此外,DRW1参与调控株高、种子大小等性状,深入研究DRW1功能将为后续水稻发育和产量性状的遗传改良提供了材料和理论基础。另一方面,综合水稻DNA甲基化、RNA甲基化和组蛋白修饰等多种表观修饰标记的数据库缺乏,限制了水稻表观遗传的理论研究和育种应用。通过整合了本课题组已报道的高质量粳稻品种“日本晴”和籼稻品种“93-11”的基因组、DNA腺嘌呤甲基化(6m A)表观组、胞嘧啶甲基化(5m C)表观组和转录组数据,及从NCBI数据库获取的组蛋白修饰组学数据,结合深度学习方法对全基因组6m A进行了智能预测,建立了水稻表观智能数据库e Rice(http://www.elabcaas.cn/rice/index.html)。表观组和基因组数据的整合提升了数据利用和深度挖掘能力,实现了基因序列和注释信息、DNA甲基化、组蛋白修饰及DNA甲基化智能预测等数据的系统查询和一体化展示,为水稻重要农艺性状的智能设计改良提供了信息平台和数据支撑。
陈媛媛[7](2021)在《长链非编码RNA SCARNA2介导的DNA损伤修复在结直肠癌放疗敏感性中的作用及机制》文中提出一、背景结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)是全球第三大最常见的癌症,尽管早期诊断和干预方面的技术进步已经有效改善了结直肠癌的总体生存率,但鉴于结直肠癌高复发率、高转移性及抗癌治疗的耐受性,晚期结直肠癌患者的预后仍然较差。术前放疗是晚期结直肠癌的常规治疗方法之一,但是近三分之一的结直肠癌患者对放疗表现出低敏感性或者完全抵抗。因此,放疗抵抗仍是治疗结直肠癌面临的主要挑战。在“精准医疗”的时代,探索克服放疗抵抗的新靶点或新分子,是个体化治疗结直肠癌患者的重要工具,对于提高结直肠癌患者的总体生存率有十分重要的意义。DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)是一种精确的信号级联系统,可以检测DNA损伤并决定受损细胞的命运,是肿瘤生物学研究的重要领域之一,尤其在肿瘤的放疗敏感性调控中起关键作用。肿瘤细胞产生放疗抗性的重要原因是,癌细胞可以识别电离辐射诱导的DNA损伤,并通过激活各种途径修复这些损伤,癌细胞对DNA损伤具有较高的修复活性,因此对放疗产生高度抵抗。结直肠癌的发生也与癌基因、抑癌基因和DNA修复相关基因突变有关,如KRAS、TP53和BRCA1/2突变等,这些突变会引起基因组不稳定性,促进癌变过程。研究显示,靶向DNA损伤修复可以有效提高结直肠癌对放疗的敏感性,但关于DNA损伤修复的调控机制仍不清楚,研究发现了很多新的调控分子在DDR中发挥关键作用。因此,进一步寻找肿瘤中DNA损伤修复异常激活的新靶点或新分子,对于克服放疗抵抗、提高癌症治愈率具有重要意义。长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lnc RNA)可以调节多种生物学过程,如细胞周期、细胞分化、X染色体失活、m RNA选择性剪接、RNA转录和翻译等。多项研究表明,lnc RNA失调是结直肠癌发生的主要因素之一,它通过调控其靶基因的表达,影响结直肠癌中的信号通路、癌细胞转移以及对放疗的敏感性。lnc RNA在DNA损伤修复中具有重要作用,它可以通过直接或间接的转录方式与蛋白质、DNA或RNA相互作用,调控DNA损伤修复。因此lnc RNA通过DNA修复通路调控结直肠癌对放疗的敏感性已经成为临床研究的一个重要领域,探索能够通过DDR通路调节结直肠癌放疗抗性的候选lnc RNA及其分子机制,对于改善结直肠癌患者的临床疗效意义重大。但是,目前大多数lnc RNA在DDR中的功能在很大程度上尚未阐明。ATR是检查点信号通路的中心转导因子,它可被DNA损伤和复制应激激活,在DNA损伤修复、细胞周期调节和细胞凋亡中具有广泛的功能和重要的生理意义。基于我们前期发现DNA损伤修复关键分子ATR具有结合lnc RNA能力的认知前提,本课题以此为切入点,利用RNA免疫共沉淀与高通量测序(RIP-seq)筛选出与ATR结合的lnc RNA,然后通过RIP和RT-PCR验证,筛选出与ATR结合丰度最高的SCARNA2,从DNA损伤修复角度,全面探索了它调控结直肠癌放疗敏感性的具体效应及分子机制,为开发潜在的、预测结直肠癌放疗敏感性的标志物和治疗靶点提供了新的科学依据。二、研究内容及方法(一)Lnc RNA SCARNA2在DNA损伤修复中的作用探讨1、RIP-seq筛选ATR结合的lnc RNA首先选用ATR抗体通过RNA免疫共沉淀方法(RNA Binding Protein Immunoprecipitation,RIP)富集与ATR结合的RNA,通过高通量二代测序筛选与ATR结合的lnc RNA,选取排名前30位的lnc RNA,然后通过RIP和RT-PCR的方法验证它们与ATR的相互作用关系,发现SCARNA2与ATR的结合丰度最高,因此将目标靶分子确定为SCARNA2。通过探究SCARNA2在15种细胞系的基础表达量,确定研究细胞系为结肠癌细胞系HCT116和HT29。2、DNA损伤对SCARNA2表达水平的影响将HCT116和HT29细胞经电离辐射(Ionizing radiation,IR)、DNA损伤诱导剂喜树碱(Camptothecin,CPT)或依托泊苷(Etoposide,ETO)处理后,在不同时间点分别提取细胞的RNA,经反转录和RT-PCR检测SCARNA2转录水平的变化。将HCT116和HT29细胞分别与DDR通路抑制剂(DNA-PKcs抑制剂Nu7441、ATM抑制剂Ku-55933、ATR抑制剂VE-821)孵育后,再分别用IR、CPT或ETO处理细胞后,在SCARNA2响应DNA损伤最明显的时间点提取RNA,RT-PCR检测DDR通路抑制剂对SCARNA2转录水平的影响。3、SCARNA2对DNA损伤修复通路的影响通过慢病毒包装质粒系统构建SCARNA2敲低(sh-SCARNA2)、CRISPR Cas9敲除(sg-SCARNA2)和过表达(SCARNA2-OE)稳转细胞系,通过RT-PCR测定下调和过表达效率。通过彗星电泳检测SCARNA2下调细胞照后的DNA损伤程度;通过免疫荧光的方法检测SCARNA2干扰细胞在照后0、0.5、4、8、12和24 h形成γH2AX和53BP1 foci的动态变化情况。最后通过蛋白凝胶电泳(Western Blot,WB)的方法检测SCARNA2下调细胞经IR、CPT或ETO处理后,DDR通路相关蛋白分子的表达水平变化情况。(二)Lnc RNA SCARNA2对ATR及同源重组修复途径的调控作用及机制1、下调SCARNA2对细胞照后基因转录组的影响取对照组和SCARNA2敲除组细胞,通过RNA-seq检测下调SCARNA2对照后基因转录组的影响。2、SCARNA2对非同源末端连接(Nonhomologous end-joining,NHEJ)和同源重组(Homologous recombination,HR)修复方式的影响通过构建I-Sce I-HR/NHEJ报告基因系统测定SCARNA2下调细胞中NHEJ或HR的修复效率。通过免疫荧光检测下调SCARNA2对细胞核中形成RAD51和RPA2 foci的动态变化过程的影响。3、SCARNA2结合蛋白的筛选与鉴定通过RNA pull down实验筛选HCT116细胞中与SCARNA2结合的蛋白复合物,然后通过质谱检测,筛选与SCARNA2结合的蛋白。4、SCARNA2对ATR与HR通路相关蛋白互作情况的影响通过免疫共沉淀的方法探讨SCARNA2对ATR与HR通路相关蛋白互作及蛋白修饰的影响。(三)Lnc RNA SCARNA2促进DNA损伤修复调控结直肠癌放疗敏感性1、SCARNA2对结肠癌细胞放射敏感性的影响采用SCARNA2下调和过表达细胞系,经IR、CPT、ETO等处理后,通过克隆形成率、CCK-8、Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术以及Western Blot检测SCARNA2对结肠癌细胞存活率、增殖能力和细胞活力、细胞凋亡率及细胞凋亡通路相关蛋白表达水平的影响,进而探究SCARNA2对结肠癌细胞放射敏感性的调控作用。通过流式细胞术和Western Blot检测结肠癌细胞经IR、CPT、ETO等处理后,SCARNA2对细胞周期进程以及周期通路相关蛋白水平变化的影响。2、SCARNA2对裸鼠荷瘤(CDX)模型放射敏感性的影响构建人源肿瘤细胞系裸鼠皮下荷瘤模型(Cell derived xenograft,CDX),通过测量照后裸鼠皮下荷瘤肿瘤的体积,探究SCARNA2对瘤体细胞增殖能力的影响;通过对肿瘤组织进行TUNEL染色,检测SCARNA2肿瘤细胞的凋亡情况;通过对肿瘤组织进行免疫组化染色,探究SCARNA2对HR通路相关分子蛋白表达水平的影响。通过以上体内实验,探究SCARNA2对裸鼠皮下肿瘤放疗敏感性的调控作用。3、SCARNA2在放疗敏感和抵抗的结肠癌组织中的表达差异通过组织芯片荧光原位杂交(Florescence In-Situ Hybridization,FISH)的方法分别检测临床结直肠癌病人放疗敏感和抵抗的肿瘤组织中,SCARNA2、ATR的表达以及二者共定位情况。具体研究内容及方法见技术路线图(图1)图1.技术路线图三、研究结果:(一)Lnc RNA SCARNA2可以促进结肠癌细胞的DNA损伤修复1、通过RIP-seq筛选出与ATR结合的lnc RNA SCARNA2,它在结肠癌细胞中的基础表达量相对较高,并且以时间依赖性的方式响应由IR、CPT和ETO诱导的DNA损伤应答;当使用ATM和ATR抑制剂后,显着抑制了SCARNA2对DNA损伤的响应,说明DNA损伤诱导的SCARNA2上调受ATM/ATR激酶调控。2、下调SCARNA2会显着加重电离辐射导致的DNA损伤,同时延缓了DNA损伤的修复过程;并且抑制了由IR、CPT或ETO诱导的ATR-Chk1通路的激活。(二)Lnc RNA SCARNA2通过HR通路调控DNA损伤修复1、SCARNA2通过HR通路促进DNA损伤修复,下调SCARNA2可以抑制照后HR通路关键修复分子RAD51和RPA2在损伤位点的募集,进而延缓了DNA损伤修复过程。2、SCARNA2结合蛋白主要富集在细胞周期、DNA损伤修复、DNA复制与合成、RNA转录及翻译等通路。SCARNA2的缺失会对细胞周期、细胞凋亡以及DNA损伤刺激反应的相关基因转录组产生影响。此外,下调SCARNA2可以抑制ATR与HR通路相关蛋白如Top BP1、NBS1、Mre11、Chk1等的相互作用。3、SCARNA2的缺失抑制了ATR下游Chk1靶点的磷酸化,其机制可能与Chk1甲基化或泛素化的修饰方式有关。(三)Lnc RNA SCARNA2通过促进DNA损伤修复通路调控结直肠癌的放疗敏感性1、照射和DNA损伤剂处理后,下调SCARNA2可以降低结肠癌细胞的存活能力、增殖能力和细胞活力;促进细胞凋亡,抑制G2/M周期阻滞。2、通过移植瘤内多点注射sg-SCARNA2慢病毒载体,成功下调了瘤体细胞内SCARNA2的表达水平,发现下调SCARNA2可以抑制照后肿瘤的生长速度、促进肿瘤细胞的凋亡,并抑制照后肿瘤细胞的HR修复通路。3、相较放疗敏感的结直肠癌组织,SCARNA2在放疗抵抗的结直肠癌组织中的表达水平高了80%左右(p<0.00001)。四、结论:本研究通过RIP-seq筛选出与ATR结合的lnc RNA SCARNA2,通过一系列的体内外生物学实验发现SCARNA2与结肠癌细胞的DNA损伤修复和放射敏感性密切相关,SCARNA2的缺失可以抑制结肠癌细胞的DNA损伤修复能力。与DNA损伤诱导剂或IR联合使用,可以促进肿瘤细胞凋亡,增加了结肠癌细胞对放射的敏感性。通过对其具体机制的探讨,发现SCARNA2通过HR修复方式参与DNA损伤修复。缺失SCARNA2抑制了ATR下游靶点Chk1的磷酸化,其机制可能与Chk1发生了甲基化或泛素化修饰有关。同时,下调SCARNA2抑制了CDC25C的磷酸酶活性和Wee1的激活,进而通过影响Cyclin B/CDC2复合物的活性抑制G2/M期阻滞,由此明确SCARNA2通过激活ATR-Chk1-CDC25C/Wee1通路调控细胞周期进程。综上所述,SCARNA2有潜力成为结直肠癌的放疗增敏新靶点。此外,SCARNA2在放疗敏感和抵抗的结直肠癌组织中表达差异显着,也有望作为潜在的结直肠癌放疗预后生物标志物。
戴阳雪[8](2021)在《解旋酶Pif1二聚化的结构机理研究》文中研究表明解旋酶普遍存在于真核生物、原核生物以及病毒体内,其功能涉及核酸代谢的各个途径,并参与介导多种细胞应激反应,其中包括细胞凋亡、衰老和自噬等,帮助细胞应对复制错误和内源性或外源性诱导的DNA损伤。此外,解旋酶途径出现缺陷将导致机体和组织的衰老以及神经系统缺陷等一系列问题。Pif1作为ATP依赖性的SF1B解旋酶,由于其在酵母中维持线粒体DNA稳定性所发挥的重要作用而被首次发现,目前所有真核生物和某些细菌中均存在Pif1解旋酶。已有多项研究报道,Pif1解旋酶参与各种重要的细胞生理活动,包括冈崎片段的成熟,核糖体和线粒体DNA的复制以及端粒调节等。此外,在富含鸟嘌呤序列的染色体区极易形成G-四链体(G4)结构,而G4结构的高度稳定性使其成为复制阻碍及DNA断裂损伤的关键因素,有研究表明,Pif1可与G4结构紧密结合,并且相比于其他解旋酶,Pif1具有更高的特异性识别和解旋G4的能力,因此针对G4结构的Pif1解旋酶将在细胞中扮演着重要角色。多项研究表明,Pif1解旋酶可由DNA诱导形成二聚体,但是二聚体结构信息的缺失导致我们无法明确二聚化对于Pif1解旋活性的调节机制。因此,本文选择原核生物中的嗜热菌Pif1(Themus oshimai Pif1,简称ToPif1)进行结构和生化的研究,旨在通过单晶衍射、小角散射技术由原子水平揭示ToPif1解旋酶二聚化的结构和机理基础,同时结合空间排阻色谱法、基于动态激光的散射技术对溶液状态下蛋白的聚集状态进行表征,进一步利用基于共振荧光能量传递机理的快速停流追踪检测技术以及单分子荧光共振能量转移方法对二聚化Pif1解旋酶动力学机制进行系统性的阐释,目前已获得了以下几项研究结果:1.首次解析了ToPif1单蛋白的结构、与粘性末端双链DNA复合的单体结构,以及与单链DNA复合的二聚体结构,从而得到了不同状态下的ToPif1蛋白结构信息。2.从结构域的组成和整体折叠方式而言,ToPif1蛋白的单体结构与Bs Pif1(PDB号:5FTD)、Ba Pif1(PDB号:5FHG)以及h Pif1(PDB号:6HPU)高度相似,并且其结构域2B与1A、2A之间的相互作用使得ToPif1蛋白处于闭合状态,从而封闭了单链DNA结合位点,我们通过分子内交联实验进一步证明了闭合状态的ToPif1蛋白无解旋活性。3.粘性末端双链DNA的结合导致ToPif1蛋白的结构域2B由闭合转至开放构象,但是由于双链部分的电子密度较弱,导致未能解析出双链DNA的结构,因此我们结合小角散射数据补充了双链DNA的完整模型,并进一步采用荧光标记蛋白从单分子水平上揭示了ToPif1潜在的双链解旋机制:与其他SF1A解旋酶利用闭合或开放构象进行解旋的机制不同,ToPif1的解旋机制依赖于其结构域2B在闭合与开放构象之间的来回摆动。4.通过晶体结构的对比分析,发现单链DNA的结合不仅使ToPif1蛋白的构象进一步打开,且分子之间形成的二聚体相互作用也将蛋白锁定在该状态中。为此,我们提出二聚化对于蛋白解旋活性的负调控机制,并证明了溶液状态下由DNA诱导的ToPif1二聚体的存在及其对于解旋酶活力的抑制作用。总之,本论文从结构和活性这两方面详细揭示了ToPif1的解旋机理和二聚化的负调控机制,并由结构分析和突变体的结果表明,2B结构域的构象变化对于Pif1解旋酶的酶促活性至关重要。本论文提出的结构机理可以作为研究二聚化如何影响/调节DNA复制,重组和修复的新方向,为了解二聚体调控的潜在生理学意义提供结构基础和新的启示,从而有助于人们更深入地研究SF1B解旋酶的功能。
卜敏[9](2021)在《ZATT-TOP2A-PICH信号轴参与复制压力应答的分子机制研究》文中指出DNA的精确复制保障了遗传信息的维持和传递,然而,DNA复制过程持续受到来自细胞内外的复制压力,若没有保护性的压力应答机制,则会导致基因组的不稳定性和肿瘤等重大疾病的发生。在高等真核生物中,复制叉翻转是细胞应对复制压力的保护机制之一。在复制叉翻转过程中,正常的三向复制叉结构会被重塑成Holliday junction结构。有趣的是,我们在电镜下观察到翻转复制叉的翻转臂长度可达数千碱基对,表明复制叉会发生深度翻转。复制叉的深度翻转会涉及到两条新合成的DNA子链与DNA母链解开后重新退火过程,导致复制叉后方合成的DNA双链上会产生拓扑张力,相应的,拓扑张力的产生会抑制复制叉的深度翻转。于是我们猜测相关的拓扑异构酶会移除拓扑张力,调控复制叉深度翻转过程,但其具体的作用机制仍不清楚。本文中,我们证明TOP2A(TopoisomeraseⅡα)是复制叉翻转过程拓扑张力移除的主要拓扑异构酶,且SUMO(Small ubiquitin-like modifier)化修饰介导了TOP2A-ZATT-PICH信号轴的形成,对复制叉翻转过程进行调控:TOP2A移除复制叉翻转产生的拓扑张力,并招募SUMO化修饰的E3连接酶ZATT对TOP2A第1228位和1240位赖氨酸进行SUMO化修饰,转位酶PICH通过六个SUMO蛋白非共价结合结构域SIMs(SUMO-interacting motifs)与SUMO化修饰的TOP2A相互作用,被招募到停滞复制叉,并发挥转位酶活性对复制叉翻转臂进一步拉伸。ZATT-TOP2A-PICH信号轴中三个蛋白的缺失,或SUMO化修饰相关位点和结构域的破坏都会明显影响复制叉翻转过程,造成基因组的不稳定性。与PICH同为SNF2家族蛋白的DNA转位酶HLTF、ZRANB3和SMARCAL1等被报道具有起始复制叉翻转活性,本研究中我们发现ZATT-TOP2A-PICH信号轴在停滞复制叉的招募依赖于HLTF、ZRANB3和SMARCAL1,表明ZATTTOP2A-PICH信号轴在其下游发挥功能。此外,体外实验证明PICH不具有起始复制叉翻转活性,但具有使已初始翻转的复制叉深度翻转的分支迁移活性。这些证据均表明,复制叉翻转是一个两步级联反应:首先,复制叉遭遇复制压力停滞,DNA转位酶HLTF、ZRANB3和SMARCAL1等起始复复制叉翻转,并导致复制叉后方的DNA双链产生拓扑张力;其次,SUMO化修饰介导的ZATT-TOP2APICH信号轴被招募到停滞复制叉处对拓扑张力进行移除,并促进复制叉的深度翻转。另外,我们进一步的研究表明复制叉翻转的两步级联反应有可能介导复制叉重启通路的选择。综上所述,本研究首次提出复制叉翻转两步级联反应模型,并深入探究了由SUMO化修饰介导的ZATT-TOP2A-PICH信号轴在复制叉翻转两步级联反应中的重要功能,表明复制叉翻转的调控对于维持基因组稳定性和细胞生命活动正常进行至关重要。
常伟东[10](2021)在《拟南芥D1蛋白成熟过程的生理意义研究》文中提出光合作用利用太阳能将无机物转换成有机物,为生物圈的形成、发展、繁荣及维持提供了物质基础,被称为“地球上最重要的化学反应”。光合复合体PSⅡ是一个位于类囊体膜上的多亚基蛋白复合体,催化光驱动的水氧化和质体醌还原,在光合电子传递链中起着至关重要的作用。D1蛋白作为PSⅡ复合体的核心,对PSⅡ活性起着决定性的作用。在绝大多数产氧光合生物中,D1蛋白以前体形式(pD1)合成,pD1蛋白的碳末端有一个小肽片段,此小肽片段由碳末端肽酶CTP剪切加工,pD1才能成熟为D1。D1蛋白的成熟是PSⅡ复合体的组装和光损伤修复的关键步骤之一,目前对于D1蛋白剪切成熟的生物学意义以及pD1碳末端小肽的生理功能仍然不清楚。我们分别从CTP蛋白酶和D1蛋白两个方面的实验分析探索了这两个科学问题。首先对产氧光合生物CTP蛋白进行了系统发育树分析,发现真核生物和原核生物的Ctp A源于最近的一个共同祖先,原核生物的Ctp B和CtpC处于同一进化枝,与Ctp A显示更近的关系,而真核生物的Ctp B和CtpC分别处于各自的进化枝,表明Ctp A在原核生物演化的早期就已经与Ctp B和CtpC分开,可能已经产生了较大的功能差异。转录水平分析显示拟南芥三个CTP基因有不同的表达量,更加证实了三者间的功能差异。我们对拟南芥的三个Ctp基因突变体做了进一步分析。AtCtpA(At4g17740)的缺失可以导致植物pD1蛋白积累和致死表型。而AtCtpB(At3g57480)和AtCtpC(At5g46390)两个同源蛋白基因的单独或者共同缺失都不会对植物生长造成任何明显的变化,同样也没有pD1蛋白的积累,似乎只有AtCtpA蛋白承担pD1蛋白成熟的功能。系统发育树将Ctp蛋白家族分成了四个进化枝,我们对代表不同演化程度的模式生物蓝藻Synechococcus elongatus PCC7942、绿藻Chlamydomonas reinhardtii、苔藓Physcomitrella patens和拟南芥的Ctp进行了功能分析,发现蛋白序列相差很大的Ctp A功能是十分保守的,它们都可以将pD1加工成成熟的形式而回复拟南芥AtCtpA缺失致死表型。而所有Ctp B或CtpC蛋白均没有剪切pD1蛋白的功能。我们推测Ctp A应该是在与Ctp B和CtpC分开后的演化过程中形成了剪切pD1的功能,而CtpB和CtpC在整个过程中从未获得此功能。用拟南芥和蓝藻pD1两种底物测试上述四个Ctp A蛋白酶的活性。结果显示高等植物的Ctp A对两种底物均表现最强的剪切活性。这可能是对高光环境D1蛋白光损伤快速周转的一种适应。综上所述,Ctp A是演化过程中唯一获得剪切pD1功能的蛋白酶。为了探究pD1碳末端短肽的生理功能,我们将成熟的D1蛋白与定位于叶绿体基质的转导肽融合,转入AtCtpA缺失突变体中。结果显示定位于叶绿体基质的转导肽可以将核编码的融合D1蛋白转入叶绿体基质中,外源成熟的D1蛋白可以顺利的组装成活性的PSⅡ复合体。与野生型相比,转基因植物没有显着的生长表型差异,光合参数分析显示可以如野生型一样做出相同的光响应,叶绿体内源pD1的合成造成PSⅡ活性略微低于野生型。我们还将成熟的AtCtpA蛋白酶与定位于叶绿体基质的转导肽融合,转入AtCtpA缺失突变体中,叶绿体内源pD1蛋白可以提前成熟,成熟的D1蛋白同样可以顺利的组装成功能性PSⅡ复合体,PSⅡ活性与野生型表现相同的光响应。这说明定位于叶绿体基质的AtCtpA可以在叶绿体基质侧对pD1蛋白进行剪切加工;在叶绿体基质侧成熟的D1蛋白可以行使正常的生理功能。因此,我们推断pD1蛋白碳末端片段在光合作用中并没有重要的生理功能。综合所有数据表明,成熟的D1蛋白是产氧光合生物所必须的,是构成活性PSⅡ复合体的前提,Ctp A可能是产氧生物中唯一有剪切pD1功能的蛋白酶,pD1蛋白碳末端片段在D1的成熟过程中似乎没有生理意义。我们推测原始的PSⅡ拥有一个pD1/D2型非产氧的反应中心,在演化的进程中,Ctp A获得了剪切pD1蛋白碳末端延伸小肽的功能,将pD1/D2型PSⅡ转换成D1/D2型PSⅡ。因此我们认为Ctp A功能的特化可能是产氧生物出现的一个关键因素,pD1蛋白碳末端延伸小肽可能是演化过程中的历史遗留。
二、真核生物跨损伤修复分子机制的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、真核生物跨损伤修复分子机制的研究(论文提纲范文)
(1)耐辐射奇球菌中蛋白磷酸化修饰及毒素-抗毒素系统响应胁迫的调控机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
主要缩略词 |
1.文献综述 |
1.1 耐辐射奇球菌的概况 |
1.1.1 被动防御机制 |
1.1.2 DNA损伤修复机制 |
1.1.3 抗氧化防御机制 |
1.1.4 胁迫响应相关转录因子 |
1.2 原核生物磷酸化组学的概况 |
1.2.1 蛋白质翻译后修饰的研究进展 |
1.2.2 蛋白质磷酸化修饰的研究进展 |
1.2.3 胁迫响应相关蛋白的翻译后修饰 |
1.3 毒素-抗毒素系统的概况 |
1.3.1 毒素-抗毒素系统的分类 |
1.3.2 毒素-抗毒素系统的结构及功能 |
2.耐辐射奇球菌辐照前后磷酸化的检测及生物信息学分析 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料和方法 |
2.2.1 主要实验仪器和试剂 |
2.2.2 菌株及样品处理 |
2.2.3 蛋白提取 |
2.2.4 制备肽段及修饰富集 |
2.2.5 液相色谱和质谱联用分析 |
2.2.6 数据库搜索和质控检测 |
2.2.7 生物信息学分析 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 耐辐射奇球菌磷酸化组学数据质量分析 |
2.3.2 耐辐射奇球菌磷酸化蛋白质组的概况 |
2.3.3 磷酸化修饰蛋白的功能分类 |
2.3.3.1 磷酸化修饰蛋白位点的基序分析 |
2.3.3.2 磷酸化修饰蛋白的GO注释 |
2.3.3.3 磷酸化修饰蛋白的KEGG注释 |
2.3.3.4 磷酸化修饰蛋白参与糖酵解和TCA通路 |
2.3.4 磷酸化修饰蛋白之间的互作网络 |
2.3.5 耐辐射奇球菌磷酸化水平与其他细菌的磷酸化水平比较 |
2.4 讨论 |
2.5 小结 |
3.耐辐射奇球菌辐射胁迫响应相关蛋白的磷酸化修饰研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料和方法 |
3.2.1 主要实验仪器和试剂 |
3.2.2 菌株,质粒及引物 |
3.2.3 蛋白表达菌株的构建 |
3.2.4 定点突变表达质粒的构建 |
3.2.5 蛋白表达与纯化 |
3.2.6 凝胶迁移实验(EMSA) |
3.2.7 ATP活性分析 |
3.2.8 D-loop实验 |
3.2.9 DrRecA的荧光标记亚细胞定位分析 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 耐辐射奇球菌辐射后磷酸化水平差异的比较 |
3.3.2 RecA磷酸化修饰研究 |
3.3.2.1 RecA磷酸化修饰位点分析 |
3.3.2.2 DrRecA 蛋白及点突变S174D、S174A 蛋白的表达与纯化 |
3.3.2.3 磷酸化修饰对RecA蛋白DNA结合活性的影响 |
3.3.2.4 磷酸化修饰对RecA蛋白介导D-loop形成的影响 |
3.3.2.5 磷酸化修饰对RecA蛋白ATP水解酶活性的影响 |
3.4 讨论 |
3.5 小结 |
4.II型毒素-抗毒素系统MazEF参与调控耐辐射奇球菌的DNA损伤响应 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料和方法 |
4.2.1 主要实验仪器和试剂 |
4.2.2 菌株,质粒及引物 |
4.2.3 生长曲线的测定 |
4.2.4 实时定量PCR |
4.2.5 蛋白表达与纯化 |
4.2.6 MazF-dr蛋白晶体生长,X射线衍射数据收集及结构分析 |
4.2.7 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定胞内金属离子浓度 |
4.2.8 胞内活性氧ROS水平测定 |
4.2.9 蛋白羰基化水平测定 |
4.2.10 转录组(RNA-seq)分析及数据处理 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 MazF-dr蛋白的表达纯化及结构解析 |
4.3.1.1 MazF-dr蛋白的表达与纯化 |
4.3.1.2 MazF-dr蛋白的晶体生长与X射线衍射数据分析 |
4.3.1.3 MazF-dr蛋白的序列及结构分析 |
4.3.2 MazEF-dr系统响应DNA损伤的调控机制 |
4.3.2.1 MMC 胁迫下 MazEF-dr 的转录组深度分析 |
4.3.2.2 MazEF-dr系统的调控机制分析 |
4.4 讨论 |
4.5 小结 |
5.总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
论文发表情况 |
参考文献 |
(2)水稻OsMLH1与OsMLH3互作调控减数分裂分子机制的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略表 |
1 前言 |
1.1 研究问题的由来 |
1.2 减数分裂过程 |
1.3 减数分裂同源染色体的配对及联会 |
1.3.1 同源染色体配对的机制 |
1.3.2 联会复合体的组装机制 |
1.3.3 互锁结构的形成及解除机制 |
1.4 减数分裂同源重组机制 |
1.4.1 DSB的形成及加工 |
1.4.2 单链末端入侵中间体的形成 |
1.4.3 单链末端入侵中间体分解的多重路径 |
1.4.3.1 合成依赖链退火路径 |
1.4.3.2 依赖Mus81-Mms4 蛋白路径 |
1.4.3.3 依赖ZMM蛋白路径 |
1.5 MLH1/MLH3 功能研究进展 |
1.5.1 MLH1/MLH3 属于DNA错配修复(MMR)系统的成员 |
1.5.2 MLH1/MLH3 调控减数分裂交叉形成的分子机制 |
1.5.3 MLH1/MLH3 调控减数分裂交叉形成的遗传学研究 |
1.5.4 MLH1/MLH3 在植物中的研究进展 |
1.6 研究目的与意义 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 质粒载体和菌株 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 水稻叶片小样DNA抽提 |
2.2.2 基因型检测 |
2.2.3 水稻组织总RNA抽提 |
2.2.4 反转录和定量PCR |
2.2.5 载体构建 |
2.2.6 遗传转化载体的构建及转化方法 |
2.2.7 OsMLH1和OsMLH3基因全长编码序列的确定 |
2.2.8 GUS染色分析OsMLH1 基因的表达模式 |
2.2.9 突变体的表型鉴定和细胞学观察 |
2.2.10 大量抽提环状质粒DNA |
2.2.11 水稻原生质体的制备 |
2.2.12 OsMLH1 蛋白的亚细胞定位分析 |
2.2.13 酵母双杂交实验验证蛋白互作 |
2.2.14 分裂荧光素酶互补实验验证蛋白互作 |
2.2.15 原核表达标签蛋白 |
2.2.16 体外pull down实验验证蛋白互作 |
2.2.17 荧光原位杂交 |
2.2.18 减数分裂蛋白的免疫荧光检测 |
2.2.19 数据分析和图片处理 |
3 结果与分析 |
3.1 OsMLH1和OsMLH3 基因生物信息学分析 |
3.2 通过CRISPR-Cas9技术创制OsMLH1 基因编辑材料 |
3.3 OsMLH1 突变影响水稻育性 |
3.3.1 Osmlh1-1 突变体表现为半不育表型 |
3.3.2 Osmlh1-1 突变体表型与基因型共分离分析 |
3.3.3 Osmlh1-2 等位突变体表型为半不育 |
3.3.4 Osmlh1-1 突变体的遗传互补验证 |
3.4 OsMLH1 基因在花药的减数分裂时期高表达 |
3.5 OsMLH1 基因影响小孢子减数分裂过程 |
3.5.1 Osmlh1-1 突变体导致部分花粉畸形 |
3.5.2 Osmlh1-1 突变体影响花粉发育 |
3.5.3 Osmlh1-1 突变体减数分裂染色体行为分析 |
3.5.4 Osmlh1-2 等位突变体减数分裂染色体行为分析 |
3.6 OsMLH1 促进联会复合体的组装 |
3.6.1 OsMLH1 突变不影响减数分裂同源染色体的配对 |
3.6.2 OsMLH1 突变不影响减数分裂同源重组的起始过程 |
3.6.3 OsMLH1 突变不影响RPA2c和 MER3 的装载 |
3.6.4 OsMLH1 通过解除互锁结构参与联会复合体的组装 |
3.7 OsMLH1 参与干扰敏感型交叉的形成 |
3.7.1 OsMLH1 的突变影响减数分裂同源染色体的分离 |
3.7.2 OsMLH1 的突变影响干扰敏感型交叉的形成 |
3.8 OsMLH1与OsMLH3 蛋白互作 |
3.8.1 OsMLH1和OsMLH3 的互作依赖于彼此的C端多肽 |
3.8.2 OsMLH1和OsMLH3 在体外直接互作 |
3.8.3 OsMLH1和OsMLH3 在烟草叶片中互作 |
3.9 Osmlh3 突变体创制 |
3.9.1 OsMLH3 的表达模式分析 |
3.9.2 OsMLH3 基因突变导致育性显着降低 |
3.10 OsMLH3 参与减数分裂过程 |
3.11 OsMLH1与OsHEI0 蛋白互作 |
3.11.1 OsMLH1与OsHEI10 直接互作 |
3.11.2 OsHEI10 可以形成同源二聚体 |
3.11.3 OsMLH1/OsMLH3与Os MSH4 不互作 |
3.12 MutLγ复合体参与水稻减数分裂过程的分子模型 |
4 讨论 |
4.1 遗传背景可能影响OsMLH1/OsMLH3 的功能 |
4.2 MLH1/MLH3 促进植物减数分裂过程中I类交叉的形成 |
4.3 OsMLH1 参与联会复合体的组装 |
4.4 MLH1-MLH3 蛋白复合物的组成和功能 |
4.5 MLH1 可能通过HEI10 的修饰参与减数分裂重组过程 |
4.6 展望 |
参考文献 |
附录1 |
附录2 |
作者简介 |
致谢 |
(3)粘帚霉耐受重金属镉机制的初步研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 重金属概况 |
1.1.1 重金属污染 |
1.1.2 重金属危害 |
1.1.3 重金属污染的生物修复 |
1.2 粘帚霉 |
1.2.1 粘帚霉简介 |
1.2.2 粘帚霉生防应用 |
1.2.3 粘帚霉在生物修复上的应用 |
1.3 真核生物耐受重金属机制研究 |
1.3.1 胞外耐受机制 |
1.3.2 胞内耐受机制 |
1.3.3 真核生物耐Cd相关蛋白 |
1.4 研究目的与技术路线 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 技术路线图 |
第2章 粘帚霉耐镉能力的研究 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 实验菌种 |
2.1.2 主要仪器及设备 |
2.1.3 主要试剂 |
2.1.4 培养基 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 粘帚霉固体培养 |
2.2.2 粘帚霉液体培养 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 粘帚霉耐受Cd筛固体培养基的情况 |
2.3.2 粘帚霉耐受Cd筛液体培养基的情况 |
2.4 小结与讨论 |
第3章 粉红粘帚霉对镉吸附和富集特性的研究 |
3.1 实验材料 |
3.1.1 实验菌种 |
3.1.2 主要仪器及设备 |
3.1.3 主要试剂 |
3.1.4 培养基 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 粉红粘帚霉对Cd的吸附效率测定 |
3.2.2 粉红粘帚霉对Cd的富集含量测定 |
3.3 分析方法 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 原子吸收分光光度法测Cd的标准曲线 |
3.4.2 粉红粘帚霉对Cd的吸附过程研究 |
3.4.3 粉红粘帚霉对Cd的富集特性研究 |
3.5 小结与讨论 |
第4章 镉胁迫下粉红粘帚霉扫描电镜和红外光谱分析 |
4.1 实验材料 |
4.1.1 实验菌种 |
4.1.2 主要仪器及设备 |
4.1.3 主要试剂 |
4.1.4 培养基 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 粉红粘帚霉的液态培养及Cd胁迫实验 |
4.2.2 菌丝形态观察 |
4.2.3 FT-IR分析 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 扫描电镜观察菌丝形态 |
4.3.2 傅里叶红外光谱分析 |
4.4 小结与讨论 |
第5章 镉胁迫下粉红粘帚霉抗氧化能力分析 |
5.1 实验材料 |
5.1.1 实验菌种 |
5.1.2 主要仪器及设备 |
5.1.3 主要试剂及试剂盒 |
5.1.4 培养基 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 样品处理 |
5.2.2 抗氧化能力检测 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 总抗氧化能力的测定 |
5.3.2 抗氧化酶酶活的测定 |
5.3.3 小分子抗氧化物质含量的测定 |
5.4 小结与讨论 |
第6章 镉胁迫下粉红粘帚霉的转录组分析 |
6.1 实验材料 |
6.1.1 实验菌种 |
6.1.2 主要仪器及设备 |
6.1.3 主要试剂 |
6.1.4 培养基 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 样品处理 |
6.2.2 总RNA的提取及mRNA文库构建 |
6.2.3 原始数据的处理及转录组分析 |
6.3 结果与分析 |
6.3.1 数据概况 |
6.3.2 基础分析 |
6.3.3 差异基因的筛选 |
6.4 小结与讨论 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
在校期间公开发表论文及着作情况 |
(4)盐环境来源微生物多相分类及嗜盐古菌基因组适应性与演化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 盐环境与微生物 |
1.1.1 盐环境的多样性 |
1.1.2 盐环境中微生物的多样性 |
1.1.3 微生物的耐盐或嗜盐机制 |
1.1.4 嗜盐微生物的应用 |
1.2 微生物多相分类学 |
1.2.1 微生物分类学的发展 |
1.2.2 微生物多相分类学的研究内容 |
1.2.3 组学时代微生物多相分类学的挑战 |
1.3 高通量测序技术 |
1.3.1 测序技术的发展历程 |
1.3.2 微生物基因组研究 |
1.3.4 宏基因组研究 |
1.4 嗜盐古菌 |
1.4.1 古菌——生命的第三域 |
1.4.2 嗜盐古菌概述 |
1.4.3 嗜盐古菌的基因组研究 |
1.4.4 基因组中新基因的起源与演化 |
1.5 本研究的目的、意义与内容概述 |
第二章 典型盐湖的微生物多样性和群落结构研究 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 环境和样品 |
2.1.2 培养基 |
2.1.3 菌株的分离与保藏 |
2.1.4 16S r RNA基因序列分析 |
2.1.5 多样性指数计算方法 |
2.1.6 宏基因组分析方法 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 阿牙克库木湖群落结构分析 |
2.2.2 玛纳斯湖群落结构分析 |
2.2.3 其他盐湖可培养微生物多样性 |
2.2.4 盐湖可培养微生物多样性指数分析 |
2.2.5 盐湖可培养微生物群落结构比较 |
2.3 本章小结 |
第三章 6 株盐环境来源微生物多相分类学研究 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 菌株来源 |
3.1.2 菌株的培养与保藏 |
3.1.3 多相分类学研究方法 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 菌株WM3~T的多相分类学研究结果 |
3.2.2 菌株B3~T的多相分类学研究结果 |
3.2.3 菌株15181~T的多相分类学研究结果 |
3.2.4 菌株15182~T的多相分类学研究结果 |
3.2.5 菌株63075~T的多相分类学研究结果 |
3.2.6 菌株W635~T的多相分类学研究结果 |
3.3 本章小结 |
第四章 嗜盐古菌基因组适应性与演化研究 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 菌株来源 |
4.1.2 测序方案的选择 |
4.1.3 菌株Salinigranum rubrum GX10~T基本信息 |
4.1.4 菌株GX10~T培养基和培养条件 |
4.1.5 基因组DNA的提取和检测 |
4.1.6 测序和组装 |
4.1.7 基因组注释及分析 |
4.1.8 菌株GX10~T新基因注释与分析 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 测序所获得的基因组 |
4.2.2 菌株GX10~T基因组DNA提取结果 |
4.2.3 菌株GX10~T测序和组装结果 |
4.2.4 菌株GX10~T基因组基本特征 |
4.2.5 菌株GX10~T基因COG功能注释 |
4.2.6 菌株GX10~T对高盐环境的适应分析 |
4.2.7 菌株GX10~T对强辐射环境适应机制分析 |
4.2.8 菌株GX10~T CRISPR-Cas系统相关基因 |
4.2.9 菌株GX10~T基因组中重金属抗性与代谢相关的基因 |
4.2.10 菌株GX10~T新基因的起源与演化 |
4.2.11 菌株GX10~T基因组中嗜盐酶相关基因 |
4.2.12 菌株GX10~T基因组中PHA合成相关基因 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 Ⅰ 细菌多相分类学鉴定方法 |
附录 Ⅱ 嗜盐古菌模式菌株基因组圈图 |
附录 Ⅲ 新基因注释用到的代码 |
攻读学位期间发表的学术论文(含待发表) |
致谢 |
(5)耐辐射奇球菌DNA修复相关聚合酶的功能研究(论文提纲范文)
ACKNOWLEDGEMENTS |
致谢 |
摘要 |
Abstract |
主要缩略词 |
第1章 文献综述 |
1.1 耐辐射奇球菌的研究进展 |
1.1.1 耐辐射奇球菌概述 |
1.1.2 耐辐射奇球菌的极端抗性机制 |
1.2 A家族DNA聚合酶研究进展 |
1.2.1 A家族DNA聚合酶概述 |
1.2.2 A家族DNA聚合酶的结构与功能 |
1.2.3 耐辐射奇球菌DrPol1的研究进展 |
1.3 X家族DNA聚合酶研究进展 |
1.3.1 X家族DNA聚合酶的分布与进化 |
1.3.2 X家族DNA聚合酶的功能 |
1.3.3 X家族DNA聚合酶的结构 |
1.3.4 耐辐射奇球菌DrPolX的研究进展 |
第2章 耐辐射奇球菌DrPol1聚合酶结构域的功能分析 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 仪器与试剂 |
2.2.2 菌株及质粒 |
2.2.3 表达菌株的构建 |
2.2.4 点突变表达质粒的构建 |
2.2.5 KlenDr蛋白的诱导表达 |
2.2.6 KlenDr蛋白的纯化 |
2.2.7 序列比对及蛋白结构预测 |
2.2.8 KlenDr的生化活性分析 |
2.2.9 凝胶迁移实验(EMSA) |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 KlenDr的表达及纯化 |
2.3.2 KlenDr缺乏3′-5′核酸外切酶活性 |
2.3.3 KlenDr的聚合活性具有高保真性 |
2.3.4 KlenDr的保真性与N-helix与O-helix之间的连接区域相关 |
2.3.5 KlenDr偏好缺口和双链DNA底物 |
2.4 本章小结 |
第3章 耐辐射奇球菌DrPol1核酸酶结构域的功能分析 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 仪器与试剂 |
3.2.2 菌株和质粒 |
3.2.3 蛋白纯化 |
3.2.4 核酸酶活性分析 |
3.2.5 酶动力学分析 |
3.2.6 Δpol1-NTD敲除菌株的构建 |
3.2.7 RT-PCR验证补偿基因的表达 |
3.2.8 表型与生存率的测定 |
3.2.9 生长曲线的测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Pol1-NTD的表达及纯化 |
3.3.2 DrPol1-NTD的5′-3′核酸外切酶活性分析 |
3.3.3 DrPol1-NTD的Flap核酸内切酶活性 |
3.3.4 DrPol1-NTD具有Gap核酸内切酶活性 |
3.3.5 DrPol1-NTD的FEN与GEN活性的酶动力学参数分析 |
3.3.6 DrPol1-NTD的Holliday Junction内切活性 |
3.3.7 DrPol1-NTD核酸酶活性的金属离子偏好性 |
3.3.8 ΔPol1-NTD突变菌株的验证 |
3.3.9 ΔPol1-NTD突变菌株的表型分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 DrPol1核酸酶与聚合酶结构域的协作 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 菌种和质粒 |
4.2.2 蛋白表达与纯化 |
4.2.3 生化活性分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 DrPol1蛋白的表达纯化 |
4.3.2 DrPol1及各结构域的DNA结合能力 |
4.3.3 DrPol1与DrPol1-NTD的核酸酶活性比较 |
4.3.4 DrPol1的聚合酶活性被核酸酶活性掩盖 |
4.3.5 DrPol1先发生聚合再发生酶切 |
4.4 本章小结 |
第5章 耐辐射奇球菌DrPolX的功能研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 菌株和质粒 |
5.2.2 蛋白表达与纯化 |
5.2.3 生化活性分析 |
5.2.4 drpolX敲除及补偿菌株的构建 |
5.2.5 突变菌株的表型分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 DrPolX及其截短蛋白的表达与纯化 |
5.3.2 DrPolX很可能缺乏聚合酶活性 |
5.3.3 DrPolX的AP核酸酶内切酶活性分析 |
5.3.4 DrPolX核酸内切酶与外切酶活性的调控 |
5.3.5 DrPolX及其截短蛋白的DNA结合能力分析 |
5.3.6 ΔpolX突变菌株的MMS敏感性未显着增加 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
博士期间研究成果 |
(6)表观修饰因子DRW1调控水稻生长发育的机制研究及表观数据库的构建(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 表观遗传概述 |
1.1.1 DNA甲基化在植物中的调控功能 |
1.1.2 RNA修饰在植物中的调控功能 |
1.1.3 组蛋白修饰在植物中的调控功能 |
1.2 表观遗传调控植物细胞周期研究进展 |
1.3 研究目的及意义 |
第二章 材料与方法 |
2.1 实验材料和试剂 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 载体与菌株 |
2.1.3 实验试剂与耗材 |
2.1.4 主要仪器设备 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 DRW1 超表达、RNAi和互补载体构建 |
2.2.2 水稻遗传转化 |
2.2.3 转基因材料DNA提取及PCR鉴定 |
2.2.4 总RNA提取 |
2.2.5 反转录PCR |
2.2.6 实时荧光定量PCR |
2.2.7 水稻田间表型考察 |
2.2.8 水稻叶片组织振动切片观察 |
2.2.9 流式细胞仪检测 |
2.2.10 HU和MMS处理实验 |
2.2.11 水稻EdU染色实验 |
2.2.12 水稻原生质体提取和亚细胞定位 |
2.2.13 GUS染色实验 |
2.2.14 Western blot实验 |
2.2.15 酵母双杂交实验(Y2H) |
2.2.16 双分子荧光互补实验(Bi FC) |
2.2.17 免疫共沉淀实验(Co-IP) |
2.2.18 ChIP-qPCR实验 |
2.2.19 彗星电泳实验 |
2.2.20 酵母互补实验 |
2.2.21 转录组测序(RNA-seq)及分析 |
2.2.22 水稻表观遗传数据库e Rice的数据来源及设计 |
2.2.23 水稻全基因组腺嘌呤甲基化的智能预测分析 |
第三章 结果与分析 |
3.1 DRW1与PcG成员形成分子模块并介导基因组H3K27me3 修饰 |
3.1.1 水稻DRW1 蛋白结构分析及其互补酵母CTF4 蛋白 |
3.1.2 水稻DRW1与PcG复合体成员形成分子模块 |
3.1.3 水稻DRW1 介导H3K27me3 修饰 |
3.2 DRW1 突变后表型鉴定及DRW1 表达模式分析 |
3.2.1 drw1 突变体表型考察 |
3.2.2 DRW1 超表达、RNAi和互补材料表型考察 |
3.2.3 DRW1 亚细胞定位及表达模式 |
3.3 DRW1 参与调控细胞周期 |
3.3.1 DRW1 突变后不影响光周期开花途径 |
3.3.2 DRW1 突变后影响细胞周期 S期 DNA复制 |
3.3.3 差异表达基因分析 |
3.3.4 DRW1 突变后上调细胞周期抑制因子KRPs表达 |
3.4 DRW1 调控DNA复制和损伤修复 |
3.4.1 GINS-DRW1-DNAP分子模块 |
3.4.2 DNA损伤试剂HU和 MMS处理结果 |
3.5 表观智能数据库eRice的构建 |
第四章 讨论 |
第五章 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简历 |
(7)长链非编码RNA SCARNA2介导的DNA损伤修复在结直肠癌放疗敏感性中的作用及机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
前言 |
第一部分 LncRNA SCARNA2在DNA损伤修复中的作用探讨 |
一、材料与方法 |
(一)实验材料 |
1、实验细胞 |
2、主要实验试剂 |
3、主要实验仪器及耗材 |
4、抗体信息 |
(二)实验方法 |
1、~(60)Co-γ射线照射 |
2、细胞培养与处理 |
3、总RNA的提取、纯化及质量评估 |
4、RNA的反转录 |
5、实时荧光定量PCR(RT-PCR) |
6、RNA结合蛋白免疫沉淀(RIP) |
7、RIP-seq生信分析 |
8、SCARNA2下调(敲低/敲除)和过表达细胞系的构建 |
9、蛋白凝胶电泳(Western Blot) |
10、中性彗星电泳(Comet Assay) |
11、免疫荧光(Immunofluorescence,IF) |
12、统计方法 |
二、实验结果 |
(一)ATR结合lncRNA的筛选与验证 |
1、RNA免疫共沉淀及高通量测序 |
2、ATR结合lncRNA的筛选与验证 |
(二)SCARNA2的染色体定位及二级结构预测 |
(三)SCARNA2在不同肿瘤细胞系中表达 |
(四)结肠癌细胞在应答IR和 DNA损伤诱导剂时SCARNA2转录水平的变化 |
1、SCARNA2可以响应IR诱导的DNA损伤 |
2、SCARNA2可以响应CPT和 ETO诱导的DNA损伤 |
(五)DDR通路抑制剂对SCARNA2表达水平的影响 |
(六)SCARNA2下调和过表达细胞系的构建与验证 |
(七)下调SCARNA2显着增加结肠癌细胞受到照射后的DNA损伤程度 |
(八)下调SCARNA2显着抑制照后结肠癌细胞的DNA损伤修复过程 |
(九)SCARNA2对DNA损伤修复信号通路的影响 |
1、下调SCARNA2可以抑制照后DNA损伤修复通路的激活 |
2、下调SCARNA2可以抑制由CPT和 ETO诱导的DNA损伤修复通路的激活 |
三、讨论 |
第二部分 LncRNA SCARNA2对ATR及同源重组修复途径调控作用及机制 |
一、材料与方法 |
(一)实验材料 |
1、实验细胞 |
2、主要实验试剂 |
3、主要实验仪器及耗材 |
4、质粒信息 |
5、抗体信息 |
(二)实验方法 |
1、真核RNA-seq测序 |
2、构建I-Sce I-HR/NHEJ报告基因系统 |
3、RNA pull down-MS |
4、蛋白免疫共沉淀(IP) |
5、其他方法 |
二、实验结果 |
(一)敲除SCARNA2对照后基因转录组的影响 |
1、文库质检 |
2、基因表达相关性分析 |
3、基因差异表达分析 |
4、差异表达基因的GO富集分析 |
5、差异表达基因的KEGG富集分析 |
(二)SCARNA2主要通过HR通路修复DNA损伤 |
(三)下调SCARNA2可以抑制照后HR通路关键修复分子RAD51和RPA2 的募集 |
(四)SCARNA2结合蛋白的筛选与鉴定 |
(五)下调SCARNA2可以影响ATR与 HR通路相关蛋白的互作 |
(六)下调SCARNA2抑制了ATR下游Chk1靶点的磷酸化 |
三、讨论 |
第三部分 LncRNA SCARNA2促进DNA损伤修复通路调控结直肠癌放疗敏感性 |
一、材料与方法 |
(一)实验材料 |
1、实验细胞 |
2、实验动物 |
3、主要实验试剂 |
4、主要实验仪器及耗材 |
5、SABER-ISH探针信息 |
6、抗体信息 |
(二)实验方法 |
1、克隆形成率 |
2、细胞凋亡 |
3、细胞增殖/细胞活力 |
4、细胞周期 |
5、构建裸鼠皮下荷瘤(CDX)模型 |
6、移植瘤体内注射慢病毒载体方法 |
7、荷瘤裸鼠放射处理 |
8、石蜡切片制作实验 |
9、石蜡切片免疫组化实验 |
10、石蜡切片荧光TUNEL实验 |
11、组织芯片荧光原位杂交(FISH) |
12、其他方法 |
二、实验结果 |
(一)下调SCARNA2可以降低由IR和 DNA损伤剂诱导的细胞存活率 |
(二)下调SCARNA2可以增加照射和DNA损伤剂诱导的细胞凋亡 |
(三)下调SCARNA2可以降低照射后结肠癌细胞的增殖能力和细胞活力 |
(四)下调SCARNA2可以显着抑制结肠癌细胞经照射和DNA损伤剂诱导的G2/M期阻滞 |
(五)SCARNA2对结直肠癌荷瘤模型放射敏感性的影响 |
1、构建裸鼠皮下荷瘤模型 |
2、移植瘤内多点注射慢病毒模型构建成功 |
3、下调SCARNA2可以抑制照后裸鼠皮下肿瘤细胞的增殖 |
4、下调SCARNA2可以促进照后结肠癌肿瘤细胞的凋亡 |
5、下调SCARNA2可以抑制照后结直肠癌肿瘤组织的HR修复 |
(六)SCARNA2在放疗敏感和抵抗的结直肠癌组织中表达差异显着 |
三、讨论 |
全文总结及展望 |
参考文献 |
附录 |
附图 |
附表一、RIP-seq数据分析软件及参数列表 |
附表二、RIP-seq数据库信息 |
附表三、RNA-seq测序质量预处理结果 |
附表四、ATR结合相关lncRNA列表(前100 位) |
附表五、RNA-seq:sg-ctrl(CON vs IR)差异基因(下调) |
附表六、RNA-seq:sg-ctrl(CON vs IR)差异基因(上调) |
附表七、RNA-seq:sg-SCARNA2(CON vs IR)差异基因(下调) |
附表八、RNA-seq:sg-SCARNA2(CON vs IR)差异基因(上调) |
附表九、RNA pulldown-MS鉴定的差异蛋白列表 |
文献综述 lncRNA在DNA损伤诱导的细胞周期检查点激活中的作用及机制 |
参考文献 |
在读期间科研成果 |
致谢 |
(8)解旋酶Pif1二聚化的结构机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 解旋酶 |
1.1.1 解旋酶的定义及其与核酸代谢的相关性 |
1.1.2 解旋酶的发现史及疾病相关性 |
1.1.3 解旋酶的催化方式 |
1.1.4 解旋酶的工作模型 |
1.1.5 解旋酶的基序 |
1.1.6 解旋酶的分类 |
1.2 G4 DNA结构 |
1.2.1 G4结构概述 |
1.2.2 G4结构分布区域 |
1.2.3 G4结构的生物学意义 |
1.3 Pif1 解旋酶 |
1.3.1 Pif1的功能及重要性 |
1.3.2 Pif1解旋酶的分类 |
1.3.3 Pif1的保守结构域 |
1.3.4 Pif1解旋G4 结构的重要性 |
1.3.5 Pif1解旋酶的研究进展 |
第二章 ToPif1解旋酶的表达纯化及生化特征 |
2.1 实验材料、缓冲液的配置以及使用的仪器 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.1.3 基因、菌株以及表达载体 |
2.1.4 蛋白提取液成分 |
2.1.5 酶学检测缓冲液组分 |
2.2 实验操作步骤 |
2.2.1 ToPif1及其突变体重组质粒构建 |
2.2.2 野生型ToPif1蛋白及其突变体的表达纯化 |
2.2.3 ToPif1基本酶学性质的测定 |
2.3 实验结果分析 |
2.3.1 全长ToPif1序列分析及二级结构预测 |
2.3.2 野生型ToPif1载体构建及蛋白表达纯化 |
2.3.3 ToPif1蛋白的DNA结合能力检测 |
2.3.4 ToPif1蛋白的DNA解链能力检测 |
2.4 总结与讨论 |
第三章 ToPif1的晶体筛选实验 |
3.1 主要实验设备、试剂及材料 |
3.1.1 主要实验设备 |
3.1.2 试剂 |
3.1.3 实验材料 |
3.2 实验步骤 |
3.2.1 ToPif1蛋白晶体筛选及优化 |
3.2.2 ToPif1-dsDNA-ADP·AlF_4的复合晶体筛选及优化 |
3.2.3 ToPif1-ssDNA-ATP analogs/ADP的复合晶体筛选及优化 |
3.2.4 ToPif1单蛋白及不同复合体的晶体衍射及结构解析 |
3.3 实验结果分析 |
3.3.1 ToPif1晶体筛选及结构解析 |
3.3.2 ToPif1蛋白整体结构的分析 |
3.3.3 ToPif1蛋白二硫键交联结构的分析 |
3.3.4 ToPif1与双链底物复合体的结构分析 |
3.3.5 ToPif1核苷酸结合位点的分析 |
3.3.6 ToPif1与单链DNA结合位点的分析 |
3.3.7 章节总结与讨论 |
第四章 ToPif1的构象变化与解旋活性的相关性 |
4.1 实验所用的设备、试剂及材料 |
4.1.1 试剂 |
4.1.2 实验设备 |
4.1.3 实验材料 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 蛋白及核酸底物制备 |
4.2.2 单分子实验 |
4.2.2.1 单分子反应样品室的制作 |
4.2.2.2 单分子反应操作 |
4.2.2.3 单分子数据分析 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 突变体蛋白S69C/S405C的荧光标记结果 |
4.4 小结与讨论 |
第五章 ToPif1 二聚化对解旋活性的调控机制 |
5.1 实验设备、试剂和材料 |
5.1.1 实验设备 |
5.1.2 本章节所用试剂 |
5.1.3 本章节所用材料 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 蛋白及核酸底物制备 |
5.2.2 ToPif1聚集状态及均一性检测 |
5.2.3 圆二色谱法分析蛋白二级结构 |
5.3 结果分析 |
5.3.1 ToPif1不同晶型(I-V)的结构分析 |
5.3.2 ToPif1与dGR_(17)复合的晶体结构分析 |
5.3.3 溶液中的ToPif1蛋白可由DNA诱导形成二聚体 |
5.3.4 针对二聚界面的点突变体活性检测 |
5.3.5 突变体E409C-DNA复合物的光漂白实验 |
5.3.6 ToPif1蛋白的预稳态实验分析 |
5.3.7 小结与讨论 |
第六章 总结与创新 |
6.1 论文总结 |
6.2 创新点 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
个人简介 |
(9)ZATT-TOP2A-PICH信号轴参与复制压力应答的分子机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩略词 |
1 引言 |
1.1 DNA复制压力来源 |
1.2 复制压力下的复制叉翻转 |
1.3 转位酶与复制叉翻转起始 |
1.4 SUMO化修饰 |
2 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
3 实验结果 |
3.1 TOP2 被招募到停滞的复制叉 |
3.2 TOP2A促进复制叉翻转 |
3.3 复制压力增强TOP2A在第1228/1240位赖氨酸的SUMO化修饰 |
3.4 SUMO化修饰的TOP2A通过PICH的SIMs将其招募到停滞复制叉 |
3.5 ZATT-TOP2A-PICH信号轴对维持基因组稳定性十分重要 |
3.6 复制叉响应复制压力发生翻转的两步级联反应 |
3.7 RAD51作为ZATT-TOP2A-PICH信号轴的上游蛋白促进复制叉翻转 |
3.8 复制叉翻转的两步级联反应介导停滞复制叉重启通路的选择 |
4小结与讨论 |
参考文献 |
个人简介及在读期间所取得的科研成果 |
答辨决议书 |
(10)拟南芥D1蛋白成熟过程的生理意义研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 光合作用概述 |
1.2 PSⅡ是光合电子传递链中重要的蛋白复合体 |
1.3 PSⅡ复合体实现光能捕获到水分子裂解的结构基础 |
1.4 PSⅡ复合体的维持及演化 |
1.4.1 PSⅡ超级复合体的从头生物合成及光损伤修复 |
1.4.2 维持PSⅡ超级复合体各亚基计量数稳定的CORR假说 |
1.4.3 PSⅡ反应中心演化过程 |
1.5 D1 蛋白概述 |
1.6 CTP研究概述 |
1.7 本课题研究目的及意义 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料及培养条件 |
2.1.2 菌株与载体 |
2.1.3 抗生素 |
2.1.4 引物 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 产氧光合生物Ctp蛋白检索、序列比对及系统发育树构建 |
2.2.2 拟南芥种子消毒灭菌 |
2.2.3 拟南芥T-DNA插入突变体鉴定 |
2.2.4 拟南芥CRISPR/Cas9 系统构建atctpb-1 突变体及鉴定方法 |
2.2.5 植物RNA提取、反转录和实时定量PCR |
2.2.6 SDS-PAGE、SDS-urea-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳及免疫印迹分析 |
2.2.7 抗体制备及纯化 |
2.2.8 叶绿体提取 |
2.2.9 叶绿体亚细胞器定位分析 |
2.2.10 BN-PAGE 蛋白电泳/SDS-PAGE 蛋白电泳 |
2.2.11 载体构建 |
2.2.12 DH5α、BL-21和GV3101 感受态细胞制备与转化 |
2.2.13 体外Ctp蛋白提取及酶活性实验 |
2.2.14 植物转基因实验 |
2.2.15 植物荧光参数测量 |
2.2.16 Ctp蛋白三维结构分析 |
第三章 实验结果与分析 |
3.1 CtpA从 CtpB和 CtpC分化而来并在产氧光合生物中演化出剪切pD1 的功能 |
3.1.1 CtpA、CtpB和 CtpC在产氧光合生物演化的早期就发生了分化 |
3.1.2 拟南芥CtpB和 CtpC蛋白的缺失不会改变植物的生长和 D1 蛋白的成熟 |
3.1.3 其它光合模式生物的CtpA蛋白可以剪切拟南芥pD1 蛋白 |
3.1.4 AtCtpA在剪切拟南芥和蓝藻pD1 蛋白时表现最强的酶切活性 |
3.1.5 突变体atctpa中35S启动子驱动的AtCtpB和 AtCtpC表型分析 |
3.1.6 AtCtpB和 AtCtpC蛋白体外活性测试中不能剪切pD1 蛋白的碳末端 |
3.1.7 产氧光合生物的CtpB和 CtpC蛋白酶都没有剪切pD1 蛋白的活性 |
3.2 D1 蛋白成熟的结果而非过程对PSⅡ的功能是必须的 |
3.2.1 两种替代D1 成熟的方案 |
3.2.2 核编码的成熟D1 蛋白可以进入叶绿体恢复atctpa突变体表型 |
3.2.3 外源成熟D1 可以正常组装PSⅡ复合体 |
3.2.4 外源成熟D1 蛋白构成的PSⅡ复合体显示正常的光合活性 |
3.2.5 外源成熟的D1 蛋白可以修复光损伤的PSⅡ复合体 |
3.2.6 叶绿体基质中成熟的D1 蛋白同样可以恢复atctpa突变体的表型 |
3.2.7 叶绿体基质成熟的D1 蛋白同样可以用于组装PSⅡ超级复合体 |
3.2.8 叶绿体基质成熟D1 蛋白构成的PSⅡ复合体与野生型显示一样的活性 |
第四章 讨论 |
4.1 AtCtpA是拟南芥D1 蛋白成熟的唯一功能酶 |
4.2 产氧光合生物中CtpA蛋白酶的共同祖先在演化过程中获得了剪切pD1 的活性 |
4.3 CtpA与 pD1 底物的关系 |
4.4 D1 蛋白的碳末端延伸对于产氧光合生物可能是不必要的 |
4.5 D1 蛋白叶绿体内合成和碳末端肽酶类囊体腔内剪切对光合生物更有利 |
4.6 核编码的D1 蛋白可以完全互补叶绿体pD1 蛋白成熟的缺陷表型 |
4.7 基于D1 蛋白和CtpA蛋白酶的产氧光合作用演化观点 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、真核生物跨损伤修复分子机制的研究(论文参考文献)
- [1]耐辐射奇球菌中蛋白磷酸化修饰及毒素-抗毒素系统响应胁迫的调控机制研究[D]. 戴镜郦. 浙江大学, 2021
- [2]水稻OsMLH1与OsMLH3互作调控减数分裂分子机制的研究[D]. 辛晓东. 华中农业大学, 2021(02)
- [3]粘帚霉耐受重金属镉机制的初步研究[D]. 余梅霞. 阜阳师范大学, 2021(12)
- [4]盐环境来源微生物多相分类及嗜盐古菌基因组适应性与演化研究[D]. 韩帅波. 浙江大学, 2021(01)
- [5]耐辐射奇球菌DNA修复相关聚合酶的功能研究[D]. 周星茹. 浙江大学, 2021
- [6]表观修饰因子DRW1调控水稻生长发育的机制研究及表观数据库的构建[D]. 张平贤. 中国农业科学院, 2021(01)
- [7]长链非编码RNA SCARNA2介导的DNA损伤修复在结直肠癌放疗敏感性中的作用及机制[D]. 陈媛媛. 中国人民解放军海军军医大学, 2021(01)
- [8]解旋酶Pif1二聚化的结构机理研究[D]. 戴阳雪. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [9]ZATT-TOP2A-PICH信号轴参与复制压力应答的分子机制研究[D]. 卜敏. 浙江大学, 2021(01)
- [10]拟南芥D1蛋白成熟过程的生理意义研究[D]. 常伟东. 西北大学, 2021(12)