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寻找差异表达的基因是从分子角度分析包括分化、发育、癌症发生在内的生命过程的一个热点。Liang和Pardee于1992年首先报道并发展的mRNA差异显示技术(DD)是一种分析真核生物基因表达变化的有力工具。经典的差异显示技术是根据绝大多数真核细胞mRNA的3端具有的多聚腺苷酸Poly(A)尾结构设计的,采用一套寡聚脱氧胸腺嘧啶(oligodT)锚定引物将具有Poly(A)结构的mRNA反转录成cDNA。近年来,差异显示技术也被应用于定量分析环境刺激对于细菌基因表达的影响。一般的策略是基于RNA随机引导PCR(RAP-PCR)的方法,以一个或者两个随机引物代替一个随机引物和一个oligo-dT锚定引物,用于逆转录以及扩增缺少poly(A)尾的细菌mRNA。
MyxococcusfulvusHW-1(ATCCBAA-855,ATCC菌种保藏编号)是从海水样品中分离得到的一株耐盐粘球菌。与普通的陆生粘细菌不同,HW-1能够在0-130%的海水浓度的培养基上生长,其最适生长浓度为0-80%的海水培养基。HW-1的生长、形态和分化发育随着海水培养基盐浓度的改变而发生变化。高海水浓度培养条件下的HW-1的细胞生长没有密度依赖性,而低海水浓度(10%或更低)培养条件下的细胞生长具有一定的密度依赖性。相比低盐浓度培养条件下HW-1的粘孢子,高盐浓度培养条件下的HW-1生成的粘孢子具有更高的耐热能力。HW-1的这种随着海水盐浓度变化而变化的特殊细胞行为,非常令人感兴趣并值得进一步探讨。
传统的粘细菌遗传分析方法,比如转导、电转化和接合的效率很低,非常耗时。本文首次将mRNA差异显示技术作为一种新的粘细菌的分子遗传学分析方法,运用RAP-PCR技术寻找和分离淡水以及50%的海水培养条件下HW-1的差异表达基因。本文的主要内容包括:
1.建立了粘细菌mRNA差异显示的技术流程。通过实验比较,确立了SVTotalRNAIsolationsysterm(Promega)作为粘细菌总RNA提取的最优方法。通过统计学分析,从粘球菌DK1622基因组编码区域高频率分布的寡核苷酸序列中,设计并选择了一套针对基因组高GC含量粘细菌的10碱基随机引物。实验验证了这些引物能够产生预期的结果,为其它基因组高GC细菌的随机引物设计提供了有益的借鉴。
2.运用部分设计的随机引物筛选淡水及50%的海水培养条件下的HW-1的差异表达的基因。利用上述设计的部分10碱基随机引物对HW-1的总RNA和mRNA进行了差异显示,获得了一些可能的差异表达cDNA片段。通过mRNA的富集将16S和23SrRNA引起的假阳性干扰由75%降低至50%。
3.进一步采用ReversrNorthernBlot方法对这些差异表达片段进行验证。总共获得了9个在50%海水培养条件下上调表达的cDNA片段,其中有2个cDNA片段与DK1622基因具有同源性,其它7个cDNA片段为HW-1所特有的。