中国人肠道来源的Prevotella copri/YF2菌株的基因组学和转录组学研究

论文摘要

肠道微生物与人体代谢及多种疾病密切相关。大量研究表明Prevotella属是大多数现代人群的肠道核心菌群并代表了主要肠型之一。但目前对于其肠道主要代表菌种P.copri在人体肠道微生物组中的作用一直存在着一定争议。一部分研究认为P.copri作为一种潜在病原菌,其存在与一些疾病具有相关性,如类风湿性关节炎、2型糖尿病、高血压、自闭症等;另一部分研究认为,P.copri可作为与健康状态相关的微生物组的指标,在人肠道内也执行着有益于宿主健康的功能,如改善葡萄糖代谢,协助抗炎作用等。对该菌种的系统发生、遗传信息及生理特性等背景信息掌握的严重不足阻碍了对其与宿主关系的深入探究和理解。本研究尝试对中国人肠道来源的P.copri菌株进行分离,并结合全基因组测序及转录组测序的方法,对其特定遗传及生理特性进行初步探究。结果如下:（1）通过结合16S扩增子测序和厌氧分离培养技术,成功分离出多株P.copri菌株,包括2株隶属中国人特有亚种类群的菌株;（2）在获得所有分离菌株的基因组草图基础上,获得了菌株YF2的完整基因组,对其基因组开展了相关注释,掌握了该菌株相关基因组特征,特别关注了该菌rRNA操纵子拷贝数与异质性问题;（3）通过对碳水化合物相关水解酶分析,发现中国来源的P.copri均特异性地含有类褐藻胶酶（PL6/PL17）基因,并结合转录分析和异源表达等技术,证实YF2菌株可利用褐藻胶作为碳源进行生长,该基因具有褐藻胶酶活性且在褐藻胶存在时表达量显著升高;（4）利用链特异性RNA-Seq技术获得YF2菌株在不同压力条件下（37℃厌氧、25℃厌氧、37℃有氧）的转录表达谱,并分析了YF2在接受氧气和低温刺激时差异表达的基因及代谢通路。本研究一方面从基因组与转录水平为理解重要肠道菌P.copri的代谢特征与生理适应提供有力依据,另一方面也为进一步开展该菌的遗传操作方法建立提供前提基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 人体肠道微生物及Prevotella copri的介绍
•     1.1.1 人体肠道微生物的概况
•     1.1.2 肠型
•     1.1.3 Prevotella属以及Prevotella copri
•   1.2 肠道微生物的研究方法
•     1.2.1 依赖于纯培养技术
•     1.2.2 依赖于高通量测序技术
•   1.3 微生物基因组及转录组的研究方法进展
•     1.3.1 基因组学的研究方法进展
•     1.3.2 转录组学研究方法进展
•   1.4 本研究的思路及意义
• 第二章 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 粪便样品采样
•     2.1.2 主要仪器和设备
•     2.1.3 药品和试剂
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 P.copri及其近缘菌株的分离培养及鉴定
•     2.2.2 P.copri菌株基因组的提取及测序
•     2.2.3 基因组数据分析
•     2.2.4 P.copri YF2抗生素抗性验证
•     2.2.5 褐藻胶裂解酶基因的克隆及异源表达
•     2.2.6 重组蛋白的酶活性初步鉴定
•     2.2.7 P.copri YF2菌株褐藻胶裂解酶的功能验证
•     2.2.8 P.copri YF2菌株RNA-seq测序样品的制备
•     2.2.9 P.copri YF2在不同条件下的转录表达分析
•     2.2.10 差异表达基因的检测及富集分析
• 第三章 结果与讨论
•   3.1 P.copri及其近缘菌株的分离鉴定
•   3.2 P.copri菌株的基因组分析
•     3.2.1 P.copri YF2菌株全基因组的基本特性
•     3.2.2 P.copri YF2 16S rRNA基因多拷贝分析
•     3.2.3 P.copri YF2病原相关性分析
•     3.2.4 P.copri菌株褐藻胶裂解酶基因的功能验证和异源表达
•   3.3 P.copriYF2菌株的转录组分析
•     3.3.1 转录测序时间点的确定
•     3.3.2 全转录组测序数据整理与统计
•     3.3.3 差异表达基因分析
•     3.3.4 差异基因富集分析
•     3.3.5 氧化应激反应相关基因的分析
•     3.3.6 碳水化合物代谢相关基因的分析
• 第四章 结论
• 第五章 创新点、不足与展望
•   5.1 创新点
•   5.2 不足及展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 胡璨鑫

导师: 郭峰

关键词: 肠道微生物,基因组及转录组分析

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,基础医学

单位: 厦门大学

分类号: R37

总页数: 99

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