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目的:
近十年来,通过生物学预测和计算机分析、基因芯片筛查以及高通量测序等手段,在细菌基因组内已经发现了一批非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA),它们作为基因表达的调控因子,在细菌中发挥重要作用。AsrC为本实验室在伤寒沙门菌中新发现的ncRNA,其基因位于rseC的互补链,本论文拟研究该非编码RNA在伤寒沙门菌中的相关功能。
方法:
1.伤寒沙门菌AsrC高表达菌株的构建。根据Northern鉴定出的AsrC,以及5’和3RACE(末端快速扩增技术)找到的转录起始及终止位点,从前期测序中找到该段全长序列。在5’起始端上游140bp处和3’终止端处分别设计上下游引物,扩增获得目的片段,经NcoⅠ和HindⅢ双酶切,与同样酶切后的低拷贝质粒pBAD/Myc-HisA定向连接,并克隆至大肠埃希菌TOP10。经PCR、酶切验证和测序分析鉴定后,将阳性重组质粒和空质粒分别电击导入伤寒沙门菌野生株,作为AsrC高表达菌株和空质粒对照株。
2.AsrC高表达菌株在不同条件下的生长曲线测定。以生长时间为横坐标,OD600值为纵坐标绘制生长曲线,对比AsrC高表达菌株和空质粒对照株在正常及酸、氧、高渗应激条件下的生长情况。
3.AsrC高表达菌株的基因表达谱分析。将AsrC高表达菌株和空质粒对照株培养至对数期(OD6000.4),加入0.2%(w/v)的阿拉伯糖诱导1h后分别提取总RNA,反转录为cDNA并配对互标荧光素cy3和cy5,利用伤寒沙门菌全基因组芯片分析技术,与基因组芯片杂交,扫描后将荧光信号数据化,分析比较伤寒沙门菌AsrC高表达菌株和空质粒对照株的基因表达谱差异。
4.AsrC高表达菌株的动力实验。将AsrC高表达菌株和空质粒对照株培养至对数期(OD6000.4)后加入0.2%(w/v)的阿拉伯糖诱导1h,分别取野生株、asrC启动子缺失株、AsrC高表达菌株和空质粒对照株的2.5μl菌液点种于0.3%的等渗半固体LB培养基,37℃培养8h后测量动力圈直径,两两比较细菌的动力。
5.AsrC高表达菌株的上皮细胞侵袭实验。将AsrC高表达菌株和空质粒对照株培养至对数期(OD6000.4),在0.2%(w/v)的阿拉伯糖诱导1h后,分别把野生株、asrC启动子缺失株、AsrC高表达菌株和空质粒对照株加入培养有HeLa细胞的24孔板中(MOI均为20)。培养90min后将部分孔的细胞破膜,收集菌体后涂板过夜,菌落数代表细菌粘附细胞水平(T0);另一部分孔的细胞加入庆大霉素继续培养90min后,破膜涂板过夜,菌落数代表细菌侵袭水平(T90),以T90/T0值代表细菌的侵袭力。
6.AsrC高表达菌株在THP-1细胞内生存实验。将AsrC高表达菌株和空质粒对照株培养至对数期(OD6000.4),在0.2%(w/v)的阿拉伯糖诱导1h后,分别把野生株、asrC启动子缺失株、AsrC高表达菌株和空质粒对照株加入培养有THP-1细胞的24孔板中(MOI均为10)。培养1h后加入庆大霉素,再作用1h后将部分孔的细胞破膜,收集菌体后涂板过夜,计菌落数(T0)表示基础细菌吞噬水平;另一部分孔的细胞继续培养12或24h,破膜后涂板过夜,菌落数(T12或T24)代表胞内细菌增殖水平,T12/T0和T24/T0表示细菌在THP-1细胞内生存力。
7.qRT-PCR对伤寒沙门菌rseCmRNA的稳定性分析。将AsrC高表达菌株和空质粒对照株培养至对数期(OD6000.4),不加或加入0.2%(w/v)的阿拉伯糖继续培养5、10、20min,以TRIzol提取总RNA后进行逆转录及qRT-PCR,分析rseCmRNA的水平变化趋势。
结果:
1.经酶切验证和测序分析鉴定,成功构建pBAD-asrC阳性重组载体,并将该1034bp的asrC高表达片段导入野生株GIFU10007,表明伤寒沙门菌AsrC高表达菌株制备成功。
2.生长曲线表明,在正常及酸、氧、高渗应激条件下,AsrC高表达菌株和空质粒对照株并无明显差异。
3.基因芯片结果显示,高表达AsrC后,有41个基因表达上调,主要涉及鞭毛、侵袭和代谢相关基因;有23个基因表达下调,主要为代谢相关基因。
4.动力实验表明,asrC启动子缺失株的动力比野生株有所下降,而AsrC高表达菌株的动力较空质粒对照株明显升高。
5.与野生株相比,asrC启动子缺失株对上皮细胞的侵袭力有所降低,而高表达AsrC后的菌株在侵袭力上较空质粒对照株有明显提高。
6.与野生株相比,asrC启动子缺失株在THP-1细胞内的生存能力无明显变化,而高表达AsrC后的菌株在生存能力上较空质粒对照株有所下降。
7.qRT-PCR结果显示,AsrC的高表达可以提高rseCmRNA的稳定性。
结论:
伤寒沙门菌的非编码反义RNAAsrC在高表达后,对细菌在正常及酸、氧、高渗应激条件下的生长无明显影响;但其可影响细菌的动力、侵袭力及胞内生存力;同时其可增强rseCmRNA的稳定性。