Kis RNS baktériumok

A bakteriális kis RNS - ek 50-250 nukleotid hosszúságú , nem kódoló kis RNS-ek, amelyek bakteriális sejtekben találhatók .  Általában a baktériumok kis RNS-ei összetett szerkezetűek, és több hajtűt tartalmaznak [1] [2] . Számos kis RNS -t azonosítottak az Escherichia coli , a Salmonella kórokozó modellje , a nitrogénkötő alfa-proteobaktérium , a Sinorhizobium meliloti , a tengeri cianobaktériumok sejtjeiben, amelyek a tularemia kórokozója . Francisella tularensis , növényi kórokozó Xanthomonas oryzae patovar oryzae és más baktériumok. A bakteriális genomban kis RNS-ek keresésére számítógépes analízist és különféle laboratóriumi módszereket ( Northern blot , RNS szekvenálás , microarray ) alkalmaztak [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10 ] [11] .

Eredet

A legtöbb baktérium kis RNS-ét szabadon elhelyezkedő , intergénikus régiókban lokalizált gének kódolják [5] [6] . Ismeretes azonban, hogy egyes bakteriális kis RNS-ek képződhetnek az mRNS 3'-irányban nem transzlálódó régiójából független transzkripcióval vagy nukleolitikus hasítással [12] . Az antiszensz kis RNS-ek cisz -kódolt kis RNS-eknek tekinthetők, ha az antiszensz RNS gén és a célgén között átfedés van, vagy transz -kódolt kis RNS-eknek, ha az antiszensz RNS gén és a célgén elválik egymástól [1] [13] .

Funkciók

A bakteriális kis RNS-ek vagy megköthetik a célfehérjéket és megváltoztathatják azok funkcióját, vagy megcélozhatják az mRNS-eket és szabályozhatják a génexpressziót . Általában a cél RNS -ekkel való közvetlen bázispárosítással működnek . Ez az alapja számos gyors és érzékeny módszernek ezen RNS-ek célpontjainak meghatározására, különösen a CopraRNA [14] [15] , az IntaRNA [15] [16] , a TargetRNS [17] és az RNApredator [18] esetében .

Akció a háztartási gének ellen

A bakteriális kis RNS-célpontok számos háztartási gént tartalmaznak . Így a 6S RNS az RNS polimerázhoz kötődik, és szabályozza a transzkripciót. A transzportmátrix RNS részt vesz a fehérjeszintézisben , biztosítva az mRNS transzlációjára "függő" riboszómák felszabadulását , amelyekből nincs stopkodon . A 4,5S RNS részt vesz a fehérjeszekrécióhoz szükséges jelfelismerő részecskék ( SRP ) szabályozásában. Az RNS, amely az RNáz P része , részt vesz a tRNS érésében [19] [20] .  

Válasz a stresszre

A baktériumok sok kis RNS-e részt vesz a stresszre adott válasz szabályozásában [21] . Stresszes körülmények között fejeződnek ki, például hidegsokk körülményei között , vashiány , cukrok , SOS válasz aktiválása esetén [20] . Nitrogénhiány esetén a cianobaktériumok egy speciális kis RNS-t, a nitrogén stressz által kiváltott RNS 1-et (NsiR1 )  expresszálnak [ 22] .

Az rpoS kifejezés szabályozása

Az Escherichia coliban található rpoS gén a sigma 38 fehérjét kódolja, amely az egyik RNS polimeráz szigma faktor , amely szabályozza a stresszes körülményekre adott választ, és számos, a sejtadaptációban részt vevő gén transzkripciós szabályozójaként működik. A Sigma 38 transzlációját legalább három kis RNS szabályozza: DsrA, RprA és OxyS. A DsrA és az RprA aktiválja a transzlációt azáltal, hogy bázispárosodás révén kötődik a vezető szekvenciához, és ezáltal megakadályozza a riboszóma kötődését megakadályozó hajtű kialakulását. Az OxyS viszont elnyomja a fordítást. A DsrA szintje az alacsony hőmérsékletre és az ozmotikus stresszre reagálva emelkedik , az RprA szintje az ozmotikus stresszre és a sejtfelszíni stresszre válaszul, így a sigma 38 szintje ezekre a körülményekre reagálva emelkedik. Az OxyS szintje az oxidatív stressz hatására megnő , ezért ilyen körülmények között az rpoS gén expressziója elnyomódik [20] [23] [24] .

A külső membránfehérjék szabályozása

A Gram-negatív baktériumok külső membránja gátként szolgál, amely megakadályozza a toxinok bejutását a sejtbe, és kulcsszerepet játszik a baktériumok túlélésében a legkülönfélébb körülmények között. A külső membránfehérjék (OMP ) közé tartoznak a porinok és az adhezinek . Ezeknek a fehérjéknek az expresszióját számos kis RNS szabályozza. A porins OmpC és OmpF felelős a metabolitok és toxinok membránon keresztüli szállításáért. E két fehérje expresszióját a kisméretű MicC és MicF RNS-ek szabályozzák a stressz körülményekre adott válaszként [25] [26] [27] . A külső membránfehérje , az OmpA rögzíti a külső membránt a periplazmatikus térben található murein réteghez . Kifejezése negatívan szabályozott a növekedési stacionárius fázisban . E. coliban az OmpA szintjét a kis RNS MicA csökkenti , míg Vibrio cholerae -ban a stresszre adott OmpA szintézist a kis RNS VrrA elnyomja [25] [28] .  

Virulencia

Egyes baktériumokban a kis RNS-ek szabályozzák a virulenciagéneket . A Salmonellában a patogenitási sziget egy kis RNS InvR-t kódol, amely elnyomja a fő külső membránfehérje OmpD szintézisét. Egy másik koaktivált kis RNS, a DapZ gátolja a külső membránban lokalizált Opp/Dpp oligopeptid transzporterek szintézisét [12] . A kis RNS SgrS szabályozza a szekretált effektor fehérje SopD expresszióját [4] . A Staphylococcus aureusban az RNAIII számos gént szabályoz, amelyek részt vesznek a toxinok, enzimek és felszíni fehérjék szintézisében. A Streptococcus pyogenesben a FasX és Pel kis RNS -eket virulenciával kapcsolatos lókuszok kódolják . A Pel aktiválja a felszíni és szekretált fehérjék szintézisét [20] .

Quorum Sense

A Vibrio nemzetségbe tartozó baktériumokban a kis RNS Qrr és a chaperon Hfq részt vesz a kvórumérzékelés szabályozásában . A QRr számos fehérje szintézisét szabályozza, beleértve a kvórumérzékelés fő szabályozóit, a LuxR-t és a HapR-t [29] [30] .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Vogel J. , Wagner EG Kis nem kódoló RNS-ek cél azonosítása baktériumokban.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a mikrobiológiában. - 2007. - Vol. 10, sz. 3 . - 262-270. - doi : 10.1016/j.mib.2007.06.001 . — PMID 17574901 .
  2. ↑ Viegas SC , Arraiano CM A szabályozók szabályozása: Hogyan diktálják a ribonukleázok a szabályokat a kis nem kódoló RNS-ek szabályozásában.  (angol)  // RNS biológia. - 2008. - Vol. 5, sz. 4 . - P. 230-243. — PMID 18981732 .
  3. ↑ Hershberg R. , Altuvia S. , Margalit H. Az Escherichia coli kis RNS-kódoló génjeinek felmérése.  (angol)  // Nukleinsavak kutatása. - 2003. - 1. évf. 31. sz. 7 . - P. 1813-1820. — PMID 12654996 .
  4. ↑ 1 2 Vogel J. Hozzávetőleges útmutató a szalmonella nem kódoló RNS-világához.  (angol)  // Molekuláris mikrobiológia. - 2009. - Vol. 71. sz. 1 . - P. 1-11. - doi : 10.1111/j.1365-2958.2008.06505.x . — PMID 19007416 .
  5. ↑ 1 2 Wassarman KM , Repoila F. , Rosenow C. , Storz G. , Gottesman S. Új kis RNS-ek azonosítása összehasonlító genomika és microarray segítségével.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2001. - 20. évf. 15, sz. 13 . - P. 1637-1651. - doi : 10.1101/gad.901001 . — PMID 11445539 .
  6. ↑ 1 2 Argaman L. , Hershberg R. , Vogel J. , Bejerano G. , Wagner EG , Margalit H. , Altuvia S. Új kis RNS-kódoló gének az Escherichia coli intergenic régióiban.  (angol)  // Jelenlegi biológia : CB. - 2001. - 20. évf. 11, sz. 12 . - 941-950. — PMID 11448770 .
  7. ↑ Rivas E. , Klein RJ , Jones TA , Eddy SR Nem kódoló RNS-ek számítógépes azonosítása E. coliban összehasonlító genomika segítségével.  (angol)  // Jelenlegi biológia : CB. - 2001. - 20. évf. 11, sz. 17 . - P. 1369-1373. — PMID 11553332 .
  8. ↑ Schlüter JP , Reinkensmeier J. , Daschkey S. , Evguenieva-Hackenberg E. , Janssen S. , Jänicke S. , Becker JD , Giegerich R. , Becker A. A szimbiotikus nitrogénfixáló alfa-sRNS-ek genom-szintű felmérése proteobacterium Sinorhizobium meliloti.  (angol)  // BMC genomics. - 2010. - 20. évf. 11. - P. 245. - doi : 10.1186/1471-2164-11-245 . — PMID 20398411 .
  9. ↑ Axmann IM , Kensche P. , Vogel J. , Kohl S. , Herzel H. , Hess WR Cianobakteriális nem kódoló RNS-ek azonosítása összehasonlító genomelemzéssel.  (angol)  // Genombiológia. - 2005. - 20. évf. 6, sz. 9 . - P. 73. - doi : 10.1186/gb-2005-6-9-r73 . — PMID 16168080 .
  10. ↑ Postic G. , Frapy E. , Dupuis M. , Dubail I. , Livny J. , Charbit A. , Meibom KL Kis RNS-ek azonosítása Francisella tularensisben.  (angol)  // BMC genomics. - 2010. - 20. évf. 11. - P. 625. - doi : 10.1186/1471-2164-11-625 . — PMID 21067590 .
  11. ↑ Liang H. , Zhao YT , Zhang JQ , Wang XJ , Fang RX , Jia YT Kis, nem kódoló RNS-ek azonosítása és funkcionális jellemzése Xanthomonas oryzae patovar oryzae-ben.  (angol)  // BMC genomics. - 2011. - 20. évf. 12. - P. 87. - doi : 10.1186/1471-2164-12-87 . — PMID 21276262 .
  12. ↑ 1 2 Chao Y. , Papenfort K. , Reinhardt R. , Sharma CM , Vogel J. A Hfq-kötött transzkriptumok atlasza a 3' UTR-eket szabályozó kis RNS-ek genomiális rezervoárjaként tárja fel.  (angol)  // Az EMBO folyóirat. - 2012. - Kt. 31. sz. 20 . - P. 4005-4019. - doi : 10.1038/emboj.2012.229 . — PMID 22922465 .
  13. ↑ Cao Y. , Wu J. , Liu Q. , Zhao Y. , Ying X. , Cha L. , Wang L. , Li W. sRNATarBase: kísérletekkel igazolt bakteriális sRNS-célpontok átfogó adatbázisa.  (angol)  // RNA (New York, NY). - 2010. - 20. évf. 16. sz. 11 . - P. 2051-2057. - doi : 10.1261/rna.2193110 . — PMID 20843985 .
  14. ↑ Wright PR , Richter AS , Papenfort K. , Mann M. , Vogel J. , Hess WR , Backofen R. , Georg J. A Comparative genomics boosts target előrejelzése a bakteriális kis RNS-ek esetében.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2013. - Kt. 110, sz. 37 . - P. 3487-3496. - doi : 10.1073/pnas.1303248110 . — PMID 23980183 .
  15. ↑ 1 2 Wright PR , Georg J. , Mann M. , Sorescu DA , Richter AS , Lott S. , Kleinkauf R. , Hess WR , Backofen R. CopraRNA és IntaRNA: kis RNS-célpontok, hálózatok és interakciós tartományok előrejelzése.  (angol)  // Nukleinsavak kutatása. - 2014. - Kt. 42. - P. 119-123. doi : 10.1093 / nar/gku359 . — PMID 24838564 .
  16. ↑ Busch A. , Richter AS , Backofen R. IntaRNA: bakteriális sRNS-célpontok hatékony előrejelzése, beleértve a célhely elérhetőségét és a magrégiókat.  (angol)  // Bioinformatika. - 2008. - Vol. 24, sz. 24 . - P. 2849-2856. - doi : 10.1093/bioinformatika/btn544 . — PMID 18940824 .
  17. ↑ Tjaden B. , Goodwin SS , Opdyke JA , Guillier M. , Fu DX , Gottesman S. , Storz G. Cél-előrejelzés kisméretű, nem kódoló RNS-ekre baktériumokban.  (angol)  // Nukleinsavak kutatása. - 2006. - Vol. 34, sz. 9 . - P. 2791-2802. - doi : 10.1093/nar/gkl356 . — PMID 16717284 .
  18. ↑ Eggenhofer F. , Tafer H. , Stadler PF , Hofacker IL RNApredator: sRNS targetek gyors hozzáférhetőségen alapuló előrejelzése.  (angol)  // Nukleinsavak kutatása. - 2011. - 20. évf. 39. - P. 149-154. doi : 10.1093 / nar/gkr467 . — PMID 21672960 .
  19. ↑ Wassarman KM 6S RNS: a transzkripció kis RNS-szabályozója.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a mikrobiológiában. - 2007. - Vol. 10, sz. 2 . - P. 164-168. - doi : 10.1016/j.mib.2007.03.008 . — PMID 17383220 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Christian Hammann; Nellen, Wolfgang. Kis RNS-ek: Elemzés és szabályozási funkciók (nukleinsavak és molekuláris biológia)  (angol) . - Berlin: Springer, 2005. - ISBN 3-540-28129-0 .
  21. ↑ Caswell CC , Oglesby-Sherrouse AG , Murphy ER Testvéri rivalizálás: rokon bakteriális kis RNS-ek és redundáns és nem redundáns szerepük.  (angol)  // Határok a sejt- és fertőzésmikrobiológiában. - 2014. - Kt. 4. - P. 151. - doi : 10.3389/fcimb.2014.00151 . — PMID 25389522 .
  22. ↑ Ionescu D. , Voss B. , Oren A. , Hess WR , Muro-Pastor AM Heterociszta-specifikus transzkripciója az NsiR1-nek, egy nem kódoló RNS-nek, amelyet cianobaktériumokban direkt ismétlődések tandem tömbjében kódolnak.  (angol)  // Journal of Molecular Biology. - 2010. - 20. évf. 398. sz. 2 . - P. 177-188. - doi : 10.1016/j.jmb.2010.03.010 . — PMID 20227418 .
  23. ↑ Repoila F. , Majdalani N. , Gottesman S. Kis, nem kódoló RNS-ek, az adaptációs folyamatok koordinátorai Escherichia coliban: az RpoS paradigma.  (angol)  // Molekuláris mikrobiológia. - 2003. - 1. évf. 48, sz. 4 . - P. 855-861. — PMID 12753181 .
  24. ↑ Benjamin JA , Desnoyers G. , Morissette A. , Salvail H. , Massé E. Oxidatív stressz és vaséhezés kezelése mikroorganizmusokban: áttekintés.  (angol)  // Kanadai fiziológiai és farmakológiai folyóirat. - 2010. - 20. évf. 88, sz. 3 . - P. 264-272. - doi : 10.1139/Y10-014 . — PMID 20393591 .
  25. ↑ 1 2 Vogel J. , Papenfort K. Kis, nem kódoló RNS-ek és a bakteriális külső membrán.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a mikrobiológiában. - 2006. - Vol. 9, sz. 6 . - P. 605-611. - doi : 10.1016/j.mib.2006.10.006 . — PMID 17055775 .
  26. ↑ Delihas N. , Forst S. MicF: egy antiszensz RNS-gén, amely részt vesz az Escherichia coli globális stressztényezőkre adott válaszában.  (angol)  // Journal of Molecular Biology. - 2001. - 20. évf. 313. sz. 1 . - P. 1-12. - doi : 10.1006/jmbi.2001.5029 . — PMID 11601842 .
  27. ↑ Chen S. , Zhang A. , Blyn LB , Storz G. MicC, az Omp fehérje expressziójának második kis RNS szabályozója Escherichia coliban.  (angol)  // Bakteriológiai folyóirat. - 2004. - 20. évf. 186. sz. 20 . - P. 6689-6697. - doi : 10.1128/JB.186.20.6689-6697.2004 . — PMID 15466019 .
  28. ↑ Song T. , Wai SN Egy új sRNS, amely modulálja a Vibrio cholerae virulenciáját és környezeti alkalmasságát.  (angol)  // RNS biológia. - 2009. - Vol. 6, sz. 3 . - P. 254-258. — PMID 19411843 .
  29. ↑ Lenz DH , Mok KC , Lilley BN , Kulkarni RV , Wingreen NS , Bassler BL A kis RNS chaperone Hfq és több kis RNS szabályozza a kvórumérzékelést Vibrio harveyi és Vibrio cholerae esetén.  (angol)  // Cell. - 2004. - 20. évf. 118. sz. 1 . - P. 69-82. - doi : 10.1016/j.cell.2004.06.009 . — PMID 15242645 .
  30. ↑ Bardill JP , Zhao X. , Hammer BK . A Vibrio cholerae quorum érzékelési választ Hfq-függő sRNS/mRNS bázispáros kölcsönhatások közvetítik.  (angol)  // Molekuláris mikrobiológia. - 2011. - 20. évf. 80, sz. 5 . - P. 1381-1394. - doi : 10.1111/j.1365-2958.2011.07655.x . — PMID 21453446 .

Irodalom

Linkek

 Az RNS típusai
Fehérje bioszintézis
RNS feldolgozás
A génexpresszió szabályozása
cisz-szabályozó elemek
Parazita elemek
Egyéb