调节RNA是非编码RNA的一种,它与蛋白质一样具有调节功能,同属于细菌的"中心法则"的重要组成部分。发掘新的调节RNA资源,研究调节RNA的调节机制,有助于我们理解细菌的调节多样性,并拓宽我们对RNA世界的认知,甚至为溯本求源地探索生命进化历程提供线索。而且,调节RNA具有被开发为细菌分子遗传学实验的操作工具的良好前景。本研究中,我们借助生物信息辅助分析,综合运用各种实验技术,从苏云金芽胞杆菌中华亚种 CT-43 菌株(Bacillus thuringiensis serovar.chinensis CT-43,Bt)中发掘若干调节RNA,并利用其中一个特殊的调节RNA构建生物传感器。整合转录组测序数据后,我们收集了该菌株染色体基因组上未注释的基因间隔区(IGR)序列。随后,我们采用搜寻转录信号的策略,预测到20条孤儿启动和20条孤儿终止子,涉及22条新的sRNA。借助启动子陷阱质粒,我们通过蓝白筛选实验遴选到12个假定sRNA。经过预测,它们的二级结构都富含有利于增强sRNA稳定性的茎环。其中的一些sRNA在实验中表现出转录的时序性,因此,它们可能成为我们研究CT-43菌株的芽胞形成、杀虫晶体蛋白ICPs形成等代谢活动调节的线索。通过Rfam数据库的注释,我们发现一个由环鸟苷二磷酸(3’,5’-cyclic diguanylic acid,c-di-GMP)核酸开关c-di-GMP-I构成的串联三元重复结构。它们的序列和二级结构的保守性都很髙,很可能是在进化中形成的旁系同源分子。基于对终止构象和抗终止构象的热力学分析,我们推测,构成这个串联三元重复结构的3个c-di-GMP-I均属于诱导转录激活型调节元件。并且,相比c-di-GMP-I的的单体结构,c-di-GMP-I的串联三元重复结构表现出明显的的动力学优势:对c-di-GMP的浓度变化的更灵敏,对下游基因的转录控制更加严紧。我们以转录融合的lacZ为报告基因考察c-di-GMP-I的调节机制,蓝白斑显色实验和β-半乳糖苷酶试验得到的实验结果,均佐证了上述关于c-di-GMP-I串联三元重复结构的调节机制的假设。我们利用c-di-GMP-I串联三元重复结构设计了一个具有生物传感器功能的双荧光蛋白报道系统。激光共聚焦荧光成像、荧光分光光度法等实验都证实,这个生物传感器可以监测细菌胞内c-di-GMP浓度变化,并通过调节两个荧光蛋白Turbo RFP和AmCyan的相对丰度来进行应答。该生物传感器模拟交通指示灯进行工作——红色指示受高浓度c-di-GMP的诱导,细菌运动能力减弱;绿色则表明在低浓度c-di-GMP的条件下,细菌运动性增强。