細菌非編碼RNA功能相關(guān)研究課件

細菌非編碼RNA功能相關(guān)

研究outlineIntroductionTranscriptionreprogrammingIronhomoeostasisEnvelopehomoeostasisToxinandantitoxinncRNAsSugarutilizationandmetabolicintermediatesAspectsandconsequencesofncRNA/mRNAinteractionsHfq:akeyplayerinRNAtransactionsFigure1:EffectsofchromosomallyencodedncRNAsontheirmRNAorproteintargetsTranscriptionreprogramming細菌中RNAP(RNApolymerase)以兩種形式存在：核心酶（兩個α,一個β和β’亞基）和全酶（σ亞基+核心酶）。σ亞基使啟動子能夠特異性地和RNAP結(jié)合，大腸桿菌中RNAP與Eσ70結(jié)合，保證轉(zhuǎn)錄的活性。大腸桿菌的SsrS是ncRNA調(diào)控轉(zhuǎn)錄的典例：SsrS是一個184nt的ncRNA，與Eσ70形成復(fù)合體降低σ70與RNAP聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性。SsrS編碼產(chǎn)生一個14-20nt的長RNA（

pRNA），然后Eσ70–SsrS–pRNA復(fù)合體解離。Figure2：TranscriptionreprogrammingbySsrSIronhomoeostasis鐵離子對大多數(shù)的生物體來說都是必要的，因為它是許多參與生命活動的關(guān)鍵酶的輔因子。但是當有氧存在時它是有害的，所以細胞內(nèi)鐵離子的水平必要嚴格控制確保生理上的需要和避免損害。細菌中是通過調(diào)控翻譯參與鐵離子運輸和存儲的蛋白質(zhì)及鐵離子依賴性酶基因的表達來調(diào)節(jié)鐵離子的水平。Fur(鐵攝取調(diào)節(jié)子)是主要的轉(zhuǎn)錄抑制子，控制鐵離子的代謝和其作為輔因子的使用（Fe2+）。大腸桿菌中Fur調(diào)控機制依賴ryhB（ncRNARyhB(90nt)）基因。RyhB可以間接地調(diào)控鐵離子（增加）,并且RyhB也可以調(diào)控furmRNA的表達。RyhBalsoprovidesfeedbackbyactingonfurmRNAtranslationFigure4：RyhBactingonfurmRNAtranslationFigure5：CurrentmodeloftheenvelopeintegritycontrolbyncRNAsinEnterobacteriaceaeToxinandantitoxinncRNAs細菌中的TA模式，由編碼毒素的基因和編碼抗毒素（蛋白質(zhì)或ncRNA）基因組成。舉例介紹四種常見的模式：SOS-inducedtoxinsinE.Coli：TheIstR-TisBmoduleTheSymR-SymEmoduleThelytic-toxinTxpAofB.SubtilisRcd,aplasmid-encodedncRNAtoxintargetingahostenzyme1、TheIstR-TisBmoduleFigure7：Schematicrepresentationofthe

istR1-tisB

locus.

2、TheSymR-SymEmoduleFigure8：SymRRNArepressesSymEtranslation.

3、Thelytic-toxinTxpAofB.SubtilisratA和txpA分別編碼222nt的ncRNA,RatA；59aa的細胞溶解毒性蛋白質(zhì)，TxpA。RatA和txpAmRNA的3’末端有75個nt的重疊區(qū)，使得它們之間形成二聚物，抑制TxpA蛋白的產(chǎn)生，并且不需要Hfq的參與，然后進行降解。txpA-ratA模型存在于枯草桿菌的skin區(qū)域，并且能夠阻止未成熟細胞進行分化。4、Rcd,aplasmid-encodedncRNAtoxintargetingahostenzymeRcd是大腸桿菌中特殊的ncRNA:它由質(zhì)粒編碼產(chǎn)生而不是染色體；它不屬于前面介紹的任何一種TA模式；它作為一種毒素而不是抗毒素。多重拷貝質(zhì)粒的穩(wěn)定會因為同源重組而降低。大腸桿菌中的質(zhì)粒ColE1的分離是由復(fù)雜的系統(tǒng)介導(dǎo)的，涉及到它的兩個重組cer位點和由宿主染色體編碼的蛋白質(zhì)。在重組分離的過程中，RcdncRNA被位于cer位點的啟動子轉(zhuǎn)錄。Rcd與宿主酶TnaA結(jié)合，增強它對色氨酸的親和力導(dǎo)致胞內(nèi)吲哚的暴升，并最終阻礙細胞分離，使質(zhì)粒降解。Figure9：AmodelfortherolesofSgrS.

Figure10：Amodelfor

ptsG

mRNAdegradationinresponsetothephosphosugarstress.

AspectsandconsequencesofncRNA/mRNAinteractions目前大多數(shù)ncRNA都是通達與mRNA互補配對來調(diào)控其表達，并且它們之間的相互作用是非常高效的，因為mRNA中只有少數(shù)的核苷酸會被ncRNA利用來形成二倍體。調(diào)控蛋白質(zhì)的合成：促進、抑制翻譯的抑制：ncRNA通常與mRNA中靠近SD或TIR區(qū)域的序列配對，然后阻止核糖體與mRNA的結(jié)合，并且通常發(fā)生在初始mRNA上。翻譯的促進：ncRNA促進翻譯的例子非常少，它通常與mRNA的5’UTR中TIR上游的區(qū)域配對，其結(jié)構(gòu)改變后使SD序列能與核糖體結(jié)合(如：DsrA-andRprA/rpoS,RyhB/shiA,RNAIII/α-hla)。GlmYandGlmZncRNAsactivateglmStranslationbyanindirectmechanismFigure12：GlmYandGlmZncRNAsactivateglmStranslation.

Structuresofthe

HfqandanHfq–RNAcomplexFigure13：Structuresofthe

HfqandanHfq–RNAcomplex.

HfqimportantbiologicalfunctionsHfq在維持ncRNA穩(wěn)定性和協(xié)助ncRNA與靶RNA結(jié)合上均有重要作用,Hfq可保護許多sRNA不被核酸內(nèi)切酶降解。Hfq結(jié)合nc