KIZ OpenIR  > 科研部门  > 真核细胞进化基因组(文建凡)
贾第虫rDNA的研究
其他题名Studies on rDNA of Giardia lamblia
孙隽
学位类型博士
导师文建凡
2008
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
关键词贾第虫 Rdna 5srrna L5核糖体蛋白 Tfiiia
摘要典型的真核生物有四种rRNA(18S、5.8S、28S和5SrRNA)。一般18S、5.8S和28S的基因分别由转录间隔区(ITS)隔开而位于同一个转录单位上构成一个rRNA基因拷贝,多个rRNA基因拷贝串联形成rDNA。rDNA聚集在一起构成核仁组织区(NOR),成为核仁发生的位置。5SrRNA基因除在少数真核生物(如:酵母)中是和18S、28S rRNA基因位于同一个转录单位上外,一般是处在核仁以外的区域。贾第虫一度被认为是现存最原始的真核生物。支持这一观点的一个重要证据之一就是它还不具核仁结构。那么它的rDNA与典型真核生物的相比会有怎样的特点呢?本文在基因组的水平上对贾第虫的rDNA进行了全面调查分析,并对5S rRNA及其相关蛋白进行重点研究,得到如下结果和结论: 1)贾第虫的18S rRNA(1448bp)基因和28S rRNA(2300bp)基因比其他一些真核生物的(一般为1800bp和3400bp)要小的多,甚至比一些原核生物的相应的rRNA基因还要小。不仅如此,其5.8S rRNA基因和28SrRNA基因之间的转录间隔区(ITS2)比典型真核生物的对应区域也要短得多(只有54bp),且GC含量较高。结构预测表明该间隔区不能形成在许多真核生物中所能形成的保守的二级结构。更特别的是,贾第虫基因组中的rRNA基因序列大部分都是不完整的,并且不按照18S-5.8S-28S rRNA基因顺序排列,也没有多个完整拷贝顺序排列的区域。这提示贾第虫rRNA基因可能是以一种不同于典型真核生物的方式聚集的。因此本文认为以上这些特点可能与贾第虫不能形成典型核仁结构有关。 2)本文从贾第虫基因组中鉴定出了5S rRNA基因,并实验验证了其表达及其完整基因序列所编码的5S rRNA具有典型真核生物的T型二级结构,且具有绝大多数保守位点。RT-PCR表明该基因具有转录活性。该结果否定了前人的贾第虫没有5S rRNA的实验结果。并表明贾第虫尽管很原始,但其5S rRNA基因仍然是独立存在的和单独转录的。贾第虫基因组中总共有8个5S rRNA基因拷贝(且其中还有一个拷贝具有15个bp的异常插入)这大大低于一般真核生物的拷贝数。这些5S rRNA基因也不形成串联排列的区域。 我们还在贾第虫中鉴定出在真核生物中唯一与5S rRNA接触的核糖体蛋白L5蛋白并验证了其表达,该序列与其他真核生物的L5蛋白相似性很高,这提示贾第虫在5S rRNA基因转录出核后与L5蛋白结合形成5S RNP的过程可能与典型的真核生物是一致的。此外,我们从贾第虫中鉴定不出符合典型真核生物TFIIIA因子特征的蛋白,这提示贾第虫5S rRNA的转录起始以及转录后出核的机制可能与典型真核生物不同。过去对贾第虫的研究表明高等真核生物里RNA聚合酶III所独有的四个亚基在贾第虫中找不到同源物,而这样不完整的RNA聚合酶III已经可以在贾第虫中完成5S rRNA的转录了,这表明RNA聚合酶III所独有的这些亚基可能是为了完成其他功能而进化出来的。
其他摘要The eukaryotic ribosme contains four rRNAs (18S, 28S, 5.8S and 5S). Ribosomal DNA (rDNA) are sequences encoding ribosomal RNA. The nucleolus consists of expanded chromosomal loops that carry transcriptional units encoding 18S-5.8S-28S ribosomal RNA.The 5S rDNA is coded separately and trancribed out of nucleolus. Giardia lamblia is one of the most widerspread intestinal protozoan parasites without nucleolus. And previous study showed that there is no electrophoresis band of 5S rRNA was found in experiment. We investigated the characterization of the rDNA in Giardia lamblia. Our results are as follows: 1. The basic repeat unit of 5.4 kp is smaller than a lot of eukaryotes. And the 18S and 28S rRNA are smaller than that of most eukaryotes, even of some baceria as well. The 18S-5.8S-28S rRNA gene are extraordinarily G:C rich. It is noteworthy that the overall G:C conetent of the G. lamblia genome is not similarly skewed. Most of the rRNA genes in Giardia lamblia genome is not complete. The arrangement of Giardia rDNA is not regular as typical eukaryotes too. There is no region as typical eukaryotes has tandemly repeated genes form arrays in one or several chromes. 2. We tried to identify the 5S rRNA gene and the related proteins (transcription IIIA and ribosomal protein L5) in Giardia lamblia genome, but no transcription factor IIIA homologous gene was detected. RT-PCR experiment proved that the Giardia 5S rRNA gene and L5 gene are transcribed actively. The proposed Giardia lamblia mature 5S rRNA was folded in accordance with the typical 5S rRNA secondary structure and contained most of the conserved sites in the structure. Primary sequence comparison revealed a relatively high conservation of Giardia L5 when compared with other organisms, and there is 5S rRNA binding domain on Giardia L5 protein, suggesting that the Giardia 5S rRNA may be incorporated into ribosome with L5 ribosomal protein as typical eukaryotes. The absence of transcription factor IIIA suggested that the initiation of Giardia 5S rRNA gene transcription is very different from those in typical eukaryotes. Previous study showed that four of five RNA polymerase III specific subunits were absent in Giardia genome. However, the Giardia RNA polymerase III apparatus could transcribe the 5S rRNA gene,which implied that these RNA polymerase specific subunits may be evolved for other function.
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.kiz.ac.cn/handle/152453/6459
专题科研部门_真核细胞进化基因组(文建凡)
推荐引用方式
GB/T 7714
孙隽. 贾第虫rDNA的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2008.
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