结核杆菌非编码RNA与耐药发生和毒力调控研究

基因组中DNA大多转录成RNA，但只有部分是mRNA,其余为非编码RNA，它不翻译成蛋白质，以RNA形式在基因组稳定、疾病发生中有重要作用。真核生物非编码RNA研究报道较多。由于没有完善的技术方法用于原核生物非编码RNA研究，迄今发现的数目仅占全部的很小一部分。细菌非编码RNA研究集中在大肠杆菌等模式生物，而致病菌非编码RNA研究较少。近年来耐药性结核杆菌的出现使结核病重新成为世界卫生的难题。尽管一些研究发现一些与耐药发生和毒力调控相关的编码基因，但结核杆菌的耐药和致病机制仍然不清楚。结核杆菌非编码RNA系统发现还少有报道，其与结核杆菌的耐药发生及致病性关系也不清楚。本项目将开展结核杆菌非编码RNA系统发现及功能研究来回答其有多少非编码RNA？与结核菌的毒力调控和耐药发生相关的有哪些？可望在结核菌的致病和耐药机制方面获得重要发现，为结核病的治疗和预防提供重要依据。

真核生物非编码RNA研究报道较多，致病菌非编码RNA研究较少。尽管研究发现一些与耐药发生和毒力调控相关的编码基因，但结核杆菌的耐药和致病机制仍然不清楚。通过四年的努力，我们按照原计划，对结核分枝杆菌非编码RNA及其与结核杆菌的耐药性及致病性关系进行了详细研究。同时开拓了非编码RNA内容，研究了真核模式生物和结核病人血清中非编码RNA，为结核病相关非编码RNA研究奠定了基础。我们开发了一种基于RNA-Seq发现非编码RNA的方法，通过该方法系统发现和标注了883个H37Rv非编码RNA。利用相同的策略在真核模式生物中发现57个DNA损伤修复相关的非编码RNA，在结核病人血清中发现30个表达量发生显著变化的非编码RNA。通过RNA-Seq方法在弱毒菌株H37Ra中发现962个非编码RNA。Northern blotting验证28个H37Rv非编码RNA，其中12个在H37Ra中也被发现，并且大约一半在H37Rv中的表达水平高于H37Ra。我们在分子水平上检测了H37Rv和H37Ra共有的非编码RNA ncRv3825A对靶基因表达水平的影响，菌体形态、染色、生长曲线和巨噬细胞侵染实验检测ncRv3825A对结核分枝杆菌表型产生的变化，推测ncRv3825A通过靶向Rv3825c减少细胞损伤，增强结核分枝杆菌在巨噬细胞内的存活能力。在临床分离的广泛耐药株B42中发现600多个非编码RNA，其中315个在B42、H37Ra和H37Rv三个菌株中普遍存在，75个药物处理前后表达量的差异大于2倍。通过分析来自我国12个省份的161株结核分枝杆菌基因组非编码区的寡核苷酸多态性，发现28个非编码区与结核分枝杆菌的耐药性有很强的相关性。综上所述，本项目发现了多个结核分枝杆菌非编码RNA以及它们与结核分枝杆菌耐药性和毒力调控的联系，在结核菌的致病和耐药机制方面获得重要发现，为结核病的治疗和预防提供重要依据。