Войти
Бактериальная малая РНК (мРНК ) - это малые РНК, производимые бактерии ; они представляют собой молекулы от 50 до 500- нуклеотидов некодирующей РНК, высокоструктурированные и содержащие несколько петель. Многочисленные мРНК были идентифицированы с использованием как компьютерного анализа, так и лабораторных методов, таких как Нозерн-блоттинг, микроматрицы и RNA-Seq у ряда видов бактерий, включая Escherichia coli, модельный возбудитель Salmonella, азотфиксирующая альфапротеобактерия Sinorhizobium meliloti, морские цианобактерии, Francisella tularensis (возбудитель туляремии ), Streptococcus pyogenes, возбудитель Staphylococcus aureus и патоген растений Xanthomonas oryzae pathovar oryzae. Бактериальные мРНК влияют на то, как гены экспрессируются в бактериальных клетках через взаимодействие с мРНК или белком, и, таким образом, могут влиять на различные бактериальные функции, такие как метаболизм, вирулентность, реакция на стресс окружающей среды и структура.
В 1960-х годах использовалось сокращение sRNA для обозначения «растворимая РНК», которая теперь известна как транспортная РНК или тРНК (см. пример сокращения, используемого в этом смысле). В настоящее время известно, что большинство бактериальных мРНК кодируется автономными генами, расположенными в межгенных областях (IGR) между двумя известными генами. Однако показано, что класс мРНК происходит от 3'-UTR мРНК путем независимой транскрипции или нуклеолитического расщепления.
Первая бактериальная мРНК была обнаружена и охарактеризована в 1984 году. MicF в E. coli, как было обнаружено, регулирует экспрессию ключевого структурного гена, который составляет внешнюю мембрану клетки E. coli. Вскоре после этого было обнаружено, что мРНК Staphylococcus aureus РНКIII действует как глобальный регулятор вирулентности S. aureus и секреции токсина. С момента этих первых открытий было идентифицировано более шести тысяч бактериальных мРНК, в основном с помощью экспериментов по секвенированию РНК.
Для идентификации можно использовать несколько лабораторных и биоинформатических методов. и охарактеризовать транскрипты мРНК.
Четыре общих механизма взаимодействия бактериальной мРНК с мРНК или белками-мишенями. Бактериальные мРНК обладают широким спектром регуляторных механизмов. Обычно мРНК могут связываться с мишенями белка и изменять функцию связанного белка. Альтернативно, мРНК могут взаимодействовать с мишенями мРНК и регулировать экспрессию гена путем связывания с комплементарной мРНК и блокирования трансляции, или путем демаскирования или блокирования сайта связывания рибосомы.
мРНК которые взаимодействуют с мРНК, также можно разделить на цис- или транс-действующих. Цис-действующие мРНК взаимодействуют с генами, кодируемыми в том же генетическом локусе, что и мРНК. Некоторые цис-действующие мРНК действуют как рибопереключатели, которые имеют рецепторы для определенных экологических или метаболических сигналов и активируют или репрессируют гены на основе этих сигналов. Напротив, транскодируемые мРНК взаимодействуют с генами в отдельных локусах.
Среди мишеней мРНК есть несколько генов домашнего хозяйства. 6S РНК связывается с РНК-полимеразой и регулирует транскрипцию, тмРНК выполняет функции в синтезе белка, включая рециркуляцию застрявших рибосом, 4.5 S-РНК регулирует частицы распознавания сигнала (SRP), которые необходимы для секреции белков, а РНКаза P участвует в созревании тРНК.
Многие мРНК участвуют в регуляции стрессовой реакции. Они проявляются в стрессовых условиях, таких как холодовой шок, истощение запасов железа, начало SOS-реакции и сахарный стресс. РНК 1, индуцированная азотным стрессом малой РНК (NsiR1), продуцируется цианобактериями в условиях лишения азота. Цианобактерии NisR8 и NsiR9 мРНК могут быть связаны с дифференцировкой азотфиксирующих клеток (гетероцисты ).
Ген RpoS в E. coli кодирует сигма 38, сигма-фактор, который регулирует стрессовую реакцию и действует как регулятор транскрипции для многих генов, участвующих в адаптации клетки. По крайней мере три мРНК, DsrA, RprA и OxyS, регулируют трансляцию RpoS. DsrA и RprA активируют RpoS трансляция посредством пары оснований в область в лидерной последовательности RpoS мРНК и нарушение образования шпильки, которая освобождает сайт загрузки рибосомы. OxyS ингибирует трансляцию RpoS. Уровни DsrA увеличиваются в ответ на низкие температуры и осмотический стресс, и уровни RprA повышаются в ответ на осмотический стресс и стресс клеточной поверхности, следовательно, повышаются уровни RpoS в ответ на эти условия. Уровни OxyS повышаются в ответ на окислительный стресс, следовательно, ингибирование RpoS при
внешняя мембрана грамотрицательных бактерий действует как барьер для предотвращения проникновения токсинов в бактериальную клетку и играет роль в выживании бактериальных клеток в различных средах. Белки внешней мембраны (OMP) включают порины и адгезины. Многочисленные мРНК регулируют экспрессию OMP. Порины OmpC и OmpF ответственны за транспорт метаболитов и токсинов. Экспрессия OmpC и OmpF регулируется мРНК MicC и MicF в ответ на стрессовые условия. Белок внешней мембраны OmpA прикрепляет внешнюю мембрану к слою муреина в периплазматическом пространстве. Его экспрессия подавляется в стационарной фазе клеточного роста. В E. coli мРНК MicA истощает уровни OmpA, в Vibrio cholerae мРНК VrrA подавляет синтез OmpA в ответ на стресс.
У некоторых бактерий мРНК регулируют гены вирулентности. В Salmonella кодируемая островком патогенности РНК InvR подавляет синтез основного белка внешней мембраны OmpD; другая коактивированная мРНК DapZ из 3'-UTR репрессирует многочисленные мембранные переносчики Opp / Dpp олигопептидов; и SgrS sRNA регулирует экспрессию секретируемого эффекторного белка SopD. В Staphylococcus aureus РНКIII регулирует ряд генов, участвующих в продукции токсина и фермента и белков клеточной поверхности. FasX мРНК является единственной хорошо охарактеризованной регуляторной РНК, которая, как известно, контролирует регуляцию нескольких факторов вирулентности в Streptococcus pyogenes, включая как адгезионные белки, связанные с поверхностью клетки, так и секретируемые факторы.
У видов Vibrio, Qrr мРНК и шаперон белок Hfq участвуют в регуляции распознавания кворума. Qrr мРНК регулируют экспрессию нескольких мРНК, включая главные регуляторы LuxR и HapR, воспринимающие кворум.
Биопленка - это тип паттерна роста бактерий, при котором несколько слоев бактериальных клеток прикрепляются к принимающая поверхность. Этот способ роста часто встречается у патогенных бактерий, включая Pseudomonas aeruginosa, которые могут образовывать устойчивую биопленку в дыхательных путях и вызывать хроническую инфекцию. Было обнаружено, что мРНК SbrA P. aeruginosa необходима для полного формирования биопленок и патогенности. Мутантный штамм P. aeruginosa с удаленным SbrA образовывал биопленку меньшего размера на 66%, и его способность инфицировать модель нематоды была снижена почти вдвое по сравнению с диким типом P. aeruginosa.
Некоторые бактериальные мРНК участвуют в регуляции генов, которые придают устойчивость к антибиотикам. Например, мРНК DsrA регулирует отток лекарственного средства насос в E. coli, который представляет собой систему, которая механически выкачивает антибиотик из бактериальных клеток. E. coli MicF также способствует устойчивости к антибиотикам цефалоспоринов, так как он регулирует мембранные белки, участвующие в поглощении этого класса антибиотиков.
Для понимания Функция мРНК прежде всего необходима для описания ее мишеней. Здесь предсказания целей представляют собой быстрый и бесплатный метод первоначальной характеристики предполагаемых целей, учитывая, что мРНК фактически выполняет свою функцию посредством прямого спаривания оснований с целевой РНК. Примерами являются CopraRNA, IntaRNA, TargetRNA и RNApredator. Было показано, что целевое прогнозирование для энтеробактериальных мРНК может быть выгодным с помощью транскриптомных карт связывания Hfq.
