RNA降解体是rRNA成熟和mRNA降解过程中一个重要的酶复合体,主要由核糖核酸酶、RNA解旋酶及糖酵解酶组成。其中参与RNA降解的关键核糖核糖酸酶包括RNase E、RNase Y以及RNase J。RNase E介导了大肠杆菌等革兰氏阴性菌的RNA加工过程;RNase Y和RNase J则在革兰氏阳性菌RNA加工过程中起着至关重要的作用。研究表明RNase Y是RNase E的同功蛋白,为革兰氏阳性菌RNA降解体中的支架蛋白。RNase Y的缺失将导致革兰氏阳性菌生长速率的减慢,并同时影响细胞形态、孢子形成以及抗生素的敏感性等,与细胞中毒性基因的表达调控相关。此外,革兰氏阳性菌的RNA降解过程还依赖于RNase J核糖核酸酶,其具有核酸内切酶及5’-3’核酸外切酶活性。RNase J为酿脓链球菌生长所必需,然而其在枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌中却能够完全被敲除。关于革兰氏阳性菌中RNA降解的具体机制目前尚不清楚。本文成功地解析获得了耐辐射奇球菌RNase J(DraRNase J)与UMP及DraRNase J活性缺失点突变蛋白与6nt RNA复合体的高分辨率晶体结构并进行了相应的生化实验验证。结果表明RNase J属于β-CASP亚家族蛋白,具有保守的双金属离子(锌离子)催化反应,其活性中心的两个Zn离子介导了 OH·对RNA磷酸二酯键的亲核攻击。RNaseJ中还存有一个保守的基序,能够特异性的识别底物RNA的5’端磷酸基团,决定了其核糖核酸外切酶活性的方向性;同时,Mn离子介导了该蛋白二聚化的过程,调控了 RNase J的核酸内切酶/外切酶的活性转换。这些研究成果揭示了革兰氏阳性菌RNA成熟关键酶RNase J蛋白的催化和活性转换机制,并首次为细胞内高浓度锰离子调控RNA代谢相关酶活性提供了直接证据。此外,本文研究表明耐辐射奇球菌rnj全长基因及其C末端为细胞生长所必须,该基因的杂合突变子将导致耐辐射奇球菌生长速率减慢以及环境胁迫适应性的降低。RNase Y能够与RNase J在内的多种RNA降解体相关组分相互作用。本文在耐辐射奇球菌中敲除了编码RNase Y蛋白的my基因,并获得了纯合突变株。进一步的研究表明该突变株能够极大的敲低耐辐射奇球菌rnj基因的拷贝数,造成耐辐射奇球菌生长速率的减缓,并且显著影响其所具有的极端抗性。RNA-seq转录组测序分析结果表明rny的缺失将导致耐辐射奇球菌中代谢相关途径,离子转运相关途径以及DNA损伤响应相关蛋白转录本的富集,进一步导致耐辐射奇球菌基因组稳定性降低。此外,通过比较野生株和突变株的转录组数据,筛选出了一系列潜在的RNaseY相关操纵子,为后续的研究提供了思路。