GVHD: Đ ng Đ c Longặ ứ Đ án công ngh 1ồ ệ
Đ tài: Tìm và phân lo i các ncRNAề ạ
có trong vi khu n ẩBacillus Subtilis.
SVTH: Trang 1
GVHD: Đ ng Đ c Longặ ứ Đ án công ngh 1ồ ệ
Lý do ch n đ tàiọ ề
T nh ng năm 60, khái ni m ncRNA (non coding RNA) đã l n đ u tiên đ c bi từ ữ ệ ầ ầ ượ ế
đ n. Trong nh ng năm năm g n đây, v i s phát tri n v t b c c a công ngh sinhế ữ ầ ớ ự ể ượ ậ ủ ệ
h c, vi c nghiên c u ncRNA đã đ t đ c nhi u thành t u đáng k . H n th n a, s raọ ệ ứ ạ ượ ề ự ể ơ ế ữ ự
đ i c a tin sinh h c đã tr thành công c đ c l c đ h tr . Tuy nhiên, lĩnh v c này cònờ ủ ọ ở ụ ắ ự ể ỗ ợ ự
khá m i m , c n đ c đ u t nghiên c u. Do đó tôi ch n đ tài:” Tìm và phân lo i cácớ ẻ ầ ượ ầ ư ứ ọ ề ạ
ncRNA có trong vi khu n ẩBacillus Subtilis”.
M c l cụ ụ
SVTH: Trang 2
GVHD: Đ ng Đ c Longặ ứ Đ án công ngh 1ồ ệ
CH NG 1: TÔNG QUAN VÊ NON-CODING RNA CÓƯƠ
TRONG VI KHUÂN
1.1 . Khái ni m v non-coding RNA có trong vi khu n:ệ ề ẩ
1.1.1. Khái ni m:ệ
Non-coding RNA (ncRNA) là phân t RNA ch c năng, mà nó không mã hóa protein.ử ứ
Nó còn đ c g i là RNA không mã hóa protein ( non-protein-coding RNA, npcRNA),ượ ọ
non-messenger RNA(nmRNA), RNA ch c năng (fucntional- RNA, fRNA). Gi i h nứ ớ ạ
small RNA(sRNAs) th ng đ c s d ng cho ncRNA ng n c a vi khu n. Trình tườ ượ ử ụ ắ ủ ẩ ự
DNA mà t đó m t ncRNA đ c phiên mã th ng đ c g i là m t gen RNA. ừ ộ ượ ườ ượ ọ ộ
- Non-coding RNA bao g m nh ng RNA có tính ph bi n cao và r t quan tr ng, nhồ ữ ổ ế ấ ọ ư
là RNA thông tin (tRNA), RNA ribosome (rRNA), cũng nh snoRNA, miRNA, siRNA,ư
piRNA và long ncRNA, bao g m ví d nh là gen Xist( X- inactive specific transcript)-ồ ụ ư
gen X b t ho t phiên mã đ c bi t và Hotair. S ncRNA mã hóa trong h gen c a ng iấ ạ ặ ệ ố ệ ủ ườ
là ch a đ c bi t rõ. Tuy nhiên nh ng nghiên c u g n đây trong lĩnh v c transcriptomicư ượ ế ữ ứ ầ ự
và tin sinh h c đã cho th y s t n t i c a hàng ngàn ncRNA. K t khi nhi u ncRNAọ ấ ự ồ ạ ủ ể ừ ề
m i đ c phát hi n tuy nhiên v n ch a đ c ki m ch ng v ch c năng, và cũng có thớ ượ ệ ẫ ư ượ ể ứ ề ứ ể
không có ch c năng. ứ
1.1.2. L ch s nghiên c u:ị ử ứ
RNA l n đ u tiên đ c phát hi n b i Friedrich Miescher vào năm 1868, và đ n nămầ ầ ượ ệ ở ế
1939, RNA đ c cho là có liên quan đ n t ng h p protein. Hai th p k sau đó, Francisượ ế ổ ợ ậ ỉ
Crick đã phát hi n ra RNA là thành ph n trung gian d ch mã. Ông ta đã lí lu n r ng, RNAệ ầ ị ậ ằ
thích h p h n cho c p base v i phiên mã m t mRNA h n là m t polypeptide tinh khi t.ợ ơ ặ ớ ộ ơ ộ ế
Các ncRNA đ u tiên đ c mô t là m t tRNA alanine đ c tìm th y trong n m menầ ượ ả ộ ượ ấ ấ
bánh mì, c u trúc c a nó đã đ c công b vào năm 1965. Đ s n xu t m t m u tinhấ ủ ượ ố ể ả ấ ộ ẫ
khi t alanine tRNA, Robert W. Holley đã s d ng 140kg c a n m men bánh mì th ngế ử ụ ủ ấ ươ
m i đ cung c p cho 1g tinh khi t tRNA đ phân tích. ạ ể ấ ế ể
- Ti p theo đó ribosome RNA đ c khám phá, ti p theo đó là URNA trong đ u nh ngế ượ ế ầ ữ
năm 1980. Ti p theo đó là s phát hi n ra các ncRNA m i v i snoRNAs, Xist, CRISPR,ế ự ệ ớ ớ
SVTH: Trang 3
GVHD: Đ ng Đ c Longặ ứ Đ án công ngh 1ồ ệ
và nhi u n a. Nh ng b sung g n đây đáng chú ý bao g m riboswitches và miRNA.ề ữ ữ ổ ầ ồ
Vi c phát hi n ra c ch can thi p có liên quan đ n RNA giúp Craig C. Mello vàệ ệ ơ ế ệ ế
Andrew Fire v sau giành đ c gi i Nobel sinh lý h c hay y h c năm 2006.ề ượ ả ọ ọ
1.1.3. Ch c năng: ứ
Non-coding RNA thu c v m t vài nhóm và có liên quan đ n nhi u quá trình c a tộ ề ộ ế ề ủ ế
bào. Nh ng ncRNA có vai trò quan tr ng trung tâm, đ c b o t n trên t t c ho c h uữ ọ ượ ả ồ ấ ả ặ ầ
h t s s ng c a t bào cho đ n nh ng ncRNA đ c bi t h n v m t ho c m t vài loàiế ự ố ủ ế ế ữ ặ ệ ơ ề ộ ặ ộ
có quan h ch t ch v i nhau. Nhi u ncRNA đ c b o t n đ c cho là hóa th ch phânệ ặ ẽ ớ ề ượ ả ồ ượ ạ
t ho c các di tích t k Luka ho c th gi i RNA.ử ặ ừ ỉ ặ ế ớ
Các vai trò chính c a ncRNA:ủ
Vai trò c a ncRNA trong quá trình d ch mã: ủ ị
+Nhi u ncRNA trong s ncRNA đ c b o t n r t c n thi t và có liên quanề ố ượ ả ồ ấ ầ ế
ph c t p đ n quá trình d ch mã.ứ ạ ế ị
+Ribosome có các h t ribonucleoprotein( là các rRNA liên k t v i proteinạ ế ớ
còn g i là ti n ribosome). Qua quá trình tr ng thành các ribonucleoprotein nàyọ ề ưở
chuy n t nhân con ra t bào ch t và t o thành ribosome đó) là n i di n raể ừ ế ấ ạ ở ơ ễ
d ch mã trong t bào. ị ế
+Ribosome bao g m h n 60% là rRNA. Trong sinh v t nhân s chúng đ cồ ơ ậ ơ ượ
t o thành t 3 ncRNA còn trong sinh v t nhân th c là 4 ncRNA. Các rRNA đóngạ ừ ậ ự
vai trò là ch t xúc tác cho quá trình d ch mã.ấ ị
+M t t p h p khác c a ncRNA, tRNA t các phân t trung gian gi a mRNAộ ậ ợ ủ ừ ử ữ
và protein. snoRNA h p H/ACA và h p C/D là các ncRNA đ c tìm th y trongộ ộ ượ ấ ở
vi khu n c và sinh v t nhân th c.ẩ ổ ậ ự
+Enzyme Rnase MPN(là enzyme ho t hóa ribonucleoprotein v i 2 vai tròạ ớ
khác nhau sinh v t nhân th c) b h n ch trong sinh v t nhân th c. C 2 nhómở ậ ự ị ạ ế ậ ự ả
c a ncRNA đ u liên quan đ n s phát tri n c a rRNA.ủ ề ế ự ể ủ
SVTH: Trang 4
GVHD: Đ ng Đ c Longặ ứ Đ án công ngh 1ồ ệ
+ vi khu n, RNA-v n chuy n-thông tin (transfer-messenger-RNA,tmRNA)Ở ẩ ậ ể
là m t RNP có liên quan đ n gi i c u ribosome b trì tr (rescuing stalledộ ế ả ứ ị ệ
ribosomes)
ncRNA trong vi c c t intron và n i exon (RNA splicing): h u nh ch x y ra sinhệ ắ ố ầ ư ỉ ả ở
v t nhân th c.ậ ự
ncRNA trong vi c đi u hòa gen: S bi u hi n c a hàng ngàn gen đ c đi u hòa b iệ ề ự ể ệ ủ ượ ề ở
ncRNAs. S đi u hòa này có th x y ra trong (cis) ho c ngoài (trans):ự ề ể ả ở ặ ở
+Tác đ ng ngo i sinh (trans-acting):ộ ạ
• sinh v t nhân th c: m c đ đi u hòa bi u hi n gen cao h n. M tỞ ậ ự ứ ộ ề ể ệ ơ ộ
microRNA có th làm gi m m c đ bi u hi n c a hàng trăm gen. C ch màể ả ứ ộ ể ệ ủ ơ ế
các phân t miRNA tr ng thành ho t đ ng là thông qua m t ph n b sungử ưở ạ ộ ộ ầ ổ
cho m t ho c nhi u phân t mRNA. Ch c năng chính c a miRNA là gi mộ ặ ề ử ứ ủ ả
đi u hòa bi u hi n gen. ncRNA Rnase P cũng đã đ c ch ng minh là nhề ể ệ ượ ứ ả
h ng đ n s bi u hi n gen.ưở ế ự ể ệ
•Trong c th ng i, Rnase P là c n thi t cho s sao chép bìnhơ ể ườ ầ ế ự
th ng và hi u qu ncRNAs khác nhau b i RNA polymeraseIII. Chúng baoườ ệ ả ở
g m gen tRNA, ồrRNA 5S , RNA SRP , và U6 snRNA.
•ncRNAs vi khu n, RNA 6S liên k t đ c bi t v i RNA polymeraseở ẩ ế ặ ệ ớ
holoenzyme ch a y u t đ c tr ng sigma70. S t ng tác này c ch sứ ế ố ặ ư ự ươ ứ ế ự
bi u hi n t m t promoter ph thu c vào sigma70 trong pha tĩnh.ể ệ ừ ộ ụ ộ
•M t ncRNAs khác vi khu n, OxyS RNA ki m hãm b ng cách liênộ ở ẩ ề ằ
k t v i chu i Shine-Dalgarno. OxyS RNA đ c t o ra đ đáp ng v i stressế ớ ỗ ượ ạ ể ứ ớ
oxy hóa trong Escherichia coli.
•M t nghiên c u g n đây đã cho th y r ng ch có ho t đ ng phiênộ ứ ầ ấ ằ ỉ ạ ộ
mã c a trình t ncRNA có th có nh h ng đ n bi u hi n gen. Enzymeủ ự ể ả ưở ế ể ệ
d ch mã ịRNA polymerase II c a ncRNA là c n thi t đ tái t o nhi m s củ ầ ế ể ạ ễ ắ
ch t trong ấSchizosaccharomyces pombe(n m).ấ
+Tác đ ng n i sinh (cis-acting):ộ ộ
SVTH: Trang 5