细菌非编码RNA功能相关研究课件

细菌非编码RNA功能相关

研究outlineIntroductionTranscriptionreprogrammingIronhomoeostasisEnvelopehomoeostasisToxinandantitoxinncRNAsSugarutilizationandmetabolicintermediatesAspectsandconsequencesofncRNA/mRNAinteractionsHfq:akeyplayerinRNAtransactionsFigure1:EffectsofchromosomallyencodedncRNAsontheirmRNAorproteintargetsTranscriptionreprogramming细菌中RNAP(RNApolymerase)以两种形式存在：核心酶（两个α,一个β和β’亚基）和全酶（σ亚基+核心酶）。σ亚基使启动子能够特异性地和RNAP结合，大肠杆菌中RNAP与Eσ70结合，保证转录的活性。大肠杆菌的SsrS是ncRNA调控转录的典例：SsrS是一个184nt的ncRNA，与Eσ70形成复合体降低σ70与RNAP联结的稳定性。SsrS编码产生一个14-20nt的长RNA（

pRNA），然后Eσ70–SsrS–pRNA复合体解离。Figure2：TranscriptionreprogrammingbySsrSIronhomoeostasis铁离子对大多数的生物体来说都是必要的，因为它是许多参与生命活动的关键酶的辅因子。但是当有氧存在时它是有害的，所以细胞内铁离子的水平必要严格控制确保生理上的需要和避免损害。细菌中是通过调控翻译参与铁离子运输和存储的蛋白质及铁离子依赖性酶基因的表达来调节铁离子的水平。Fur(铁摄取调节子)是主要的转录抑制子，控制铁离子的代谢和其作为辅因子的使用（Fe2+）。大肠杆菌中Fur调控机制依赖ryhB（ncRNARyhB(90nt)）基因。RyhB可以间接地调控铁离子（增加）,并且RyhB也可以调控furmRNA的表达。RyhBalsoprovidesfeedbackbyactingonfurmRNAtranslationFigure4：RyhBactingonfurmRNAtranslationFigure5：CurrentmodeloftheenvelopeintegritycontrolbyncRNAsinEnterobacteriaceaeToxinandantitoxinncRNAs细菌中的TA模式，由编码毒素的基因和编码抗毒素（蛋白质或ncRNA）基因组成。举例介绍四种常见的模式：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分别编码222nt的ncRNA,RatA；59aa的细胞溶解毒性蛋白质，TxpA。RatA和txpAmRNA的3’末端有75个nt的重叠区，使得它们之间形成二聚物，抑制TxpA蛋白的产生，并且不需要Hfq的参与，然后进行降解。txpA-ratA模型存在于枯草杆菌的skin区域，并且能够阻止未成熟细胞进行分化。4、Rcd,aplasmid-encodedncRNAtoxintargetingahostenzymeRcd是大肠杆菌中特殊的ncRNA:它由质粒编码产生而不是染色体；它不属于前面介绍的任何一种TA模式；它作为一种毒素而不是抗毒素。多重拷贝质粒的稳定会因为同源重组而降低。大肠杆菌中的质粒ColE1的分离是由复杂的系统介导的，涉及到它的两个重组cer位点和由宿主染色体编码的蛋白质。在重组分离的过程中，RcdncRNA被位于cer位点的启动子转录。Rcd与宿主酶TnaA结合，增强它对色氨酸的亲和力导致胞内吲哚的暴升，并最终阻碍细胞分离，使质粒降解。Figure9：AmodelfortherolesofSgrS.

Figure10：Amodelfor

ptsG

mRNAdegradationinresponsetothephosphosugarstress.

AspectsandconsequencesofncRNA/mRNAinteractions目前大多数ncRNA都是通达与mRNA互补配对来调控其表达，并且它们之间的相互作用是非常高效的，因为mRNA中只有少数的核苷酸会被ncRNA利用来形成二倍体。调控蛋白质的合成：促进、抑制翻译的抑制：ncRNA通常与mRNA中靠近SD或TIR区域的序列配对，然后阻止核糖体与mRNA的结合，并且通常发生在初始mRNA上。翻译的促进：ncRNA促进翻译的例子非常少，它通常与mRNA的5’UTR中TIR上游的区域配对，其结构改变后使SD序列能与核糖体结合(如：DsrA-andRprA/rpoS,RyhB/shiA,RNAIII/α-hla)。GlmYandGlmZncRNAsactivateglmStranslationbyanindirectmechanismFigure12：GlmYandGlmZncRNAsactivateglmStranslation.

Structuresofthe

HfqandanHfq–RNAcomplexFigure13：Structuresofthe

HfqandanHfq–RNAcomplex.

HfqimportantbiologicalfunctionsHfq在维持ncRNA稳定性和协助ncRNA与靶RNA结合上均有重要作用,Hfq可保护许多sRNA不被核酸内切酶降解。Hfq结合nc