布鲁菌非编码小RNA及其跨物种调控研究

Small non-coding RNAs are key regulators of bacterial metabolism, virulence and adaptation to environmental stresses, and play important roles in gene expression regulations which are triggered by environmental cues and stresses. Now the study of focuses on several model organisms,bacterial small non-coding RNAs was rarely reported, there is no report on Brucella. About the cross-kingdom regulation of small non-coding RNA, only one case of plant small non-coding RNA was reported. Brucella is a very good model of cross-kingdom regulation. In this study, we explore to the Brucella small non-coding RNA and its cross-kingdom regulation. To identify brucella genome-wide small non-coding RNA map, RNA genomics and other research methods Solexa sequencing technology was used to high throughput sequencing analysis of small non-coding RNAs in small RNA library isolated from Brucella. Bioinformatics methods combination with clustering and differential expression analysis was used to find novel and cross-species regulation of small non-coding RNAs.According to the function of Brucella small non-coding RNAs , we explore its correlation with the pathogenicity of Brucella. The project has been a good basis of preliminary work. This project provides new ideas and clues for further study for Brucella intracellular survival mechanisms and pathogenesis,and provide novel vaccine targets to control Brucella infection.

非编码小RNA是细菌代谢、毒力和适应环境压力的重要调节因子，在应对环境变化的基因表达调控中发挥重要作用。目前非编码小RNA的研究主要集中在几种模式生物，细菌报道的数量非常少，布鲁菌种属未见相关报道；目前关于非编码小RNA跨物种调控报道非常少，尚有待研究，布鲁菌作为胞内致病菌是非常好的研究非编码小RNA跨物种调控的模型。本研究以发掘布鲁菌非编码小RNA及其跨物种调控功能为目标，采用RNA组学等研究方法，进行高通量测序分析和大规模筛选，获得布鲁菌的非编码小RNA图谱；结合生物信息学方法，进行聚类和差异表达分析，高效分离和发现一些新的布鲁菌非编码小RNA和跨物种调控非编码小RNA分子；并对筛选到的非编码小RNA进行功能研究，探究其与布鲁菌致病的相关性。目前本项目已取得良好的前期工作基础。本项目为进一步阐明布鲁菌的胞内生存机制和致病机理提供新的思路和线索，并为防制布鲁菌感染提供新的疫苗作用靶标。

非编码RNA广泛参与生物多种生命活动的调控,是细菌代谢、毒力和适应环境压力的重要调节因子，在应对环境变化的基因表达调控中发挥重要作用。目前非编码小RNA的研究主要集中在几种模式生物，细菌报道的数量非常少。.目前我们应用small RNA测序构建了布鲁菌50 nt以下全基因组水平ncRNA图谱，通过原核链特异性转录组和TruSeq测序获得了布鲁菌50-500nt全基因组水平ncRNA图谱。我们在对布鲁菌进行非编码RNA研究时发现一类新的非编码RNA-msRNAs，长度为22nt左右。通过分析发现布鲁菌非编码RNA参与调控ABC转运、细菌Ⅲ型和Ⅳ型分泌系统等信号，与布鲁菌的致病性密切相关。通过RNA组学分析，布鲁氏菌存在大量高丰度非编码RNA可跨物种调控宿主细胞的溶酶体和细胞自噬等信号，这与布鲁菌的免疫逃逸密切相关。布鲁菌作为一种胞内致病菌，在侵染进入宿主细胞时，也把自身的非编码RNA携带进入宿主细胞内，是非常好的研究非编码RNA跨物种调控的模型，显著扩展了非编码RNA的功能研究领域。.本研究通过对布鲁菌侵染宿主细胞后宿主细胞的非编码RNA分析，对非编码RNA在布鲁菌与宿主细胞互作中发挥的作用进行了详细的研究。获得了布鲁菌强毒株和弱毒株侵染巨噬细胞和滋养细胞后细胞的miRNA和LncRNA表达谱，筛选关键差异miRNA并进行验证，发现布鲁菌侵染巨噬细胞关键差异miRNA下调溶酶体、细胞内吞和TLR2/1L介导的vitamin D抗微生物感染信号通路，介导免疫抑制，利于布鲁菌感染与胞内存活，与布鲁菌的免疫逃逸有密切关系；布鲁菌侵染滋养细胞差异miRNA参与介导的信号通路主要为MAPK、P53、WNT和TLR信号通路等，与布鲁菌的致病性有密切关系；发现布鲁菌侵染滋养细胞后差异lncRNA调控的相关基因为表观遗传相关基因，可在表观遗传水平进行基因调控，目前未见lncRNA参与调控细菌感染的相关报道。 .本研究通过对布鲁菌ncRNA及布鲁菌侵染宿主细胞的ncRNA的分析，对ncRNA在布鲁菌与宿主细胞互作中发挥的作用进行了详细的研究，为探讨ncRNA如何通过靶标来调控布鲁菌的免疫逃逸和与宿主细胞的互作奠定了理论基础。但是目前我们对ncRNA的世界知之甚少，对其功能的认识也只是冰山一角，细菌尤其是胞内菌相关的ncRNA研究更是刚刚起步，还有许多未知领域需要继续研究与探索。.