一種反式作用的核糖開關(guān)控制單核細(xì)胞增生利斯特菌毒性調(diào)節(jié)物 PrfA的表達(dá)

非編碼 RNA(noncoding RNAs,ncRNAs)在真核及原核細(xì)胞中可起多種作用。它們多作用于遠(yuǎn)側(cè)編碼的靶 mRNA,既可聚集目標(biāo)蛋白,也可通過一種反義機(jī)制起作用。在后一種過程中,它們主要是在靶mRNA的核糖體結(jié)合區(qū)內(nèi)形成堿基對(duì)。非編碼 RNA結(jié)合于mRNA 5'末端非翻譯區(qū)(5'-untranslated region,5'-UTR)通常即可阻抑翻譯過程,而相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄本則大多被分解掉。在細(xì)菌中,非編碼 RNA可控制包括毒力等多種生物學(xué)過程。在單核細(xì)胞增生利斯特菌(L isteria monocytogenes)中,超過 40種非編碼 RNA已被人們發(fā)現(xiàn),其中至少有 2種與毒力有關(guān)。

單核細(xì)胞增生利斯特菌的一種毒力調(diào)控因子 PrfA被證實(shí)可由某熱敏元件所調(diào)控。該元件位于 PrfA轉(zhuǎn)錄本的 5'-UTR。低溫(＜30℃)狀態(tài)下,PrfA的 5'-UTR可形成一種特殊的二級(jí)結(jié)構(gòu),掩蓋 Shine-Dalgarno(SD)位點(diǎn)進(jìn)而阻止翻譯過程。在稍高一些的溫度(＜37℃)下,這種二級(jí)發(fā)夾結(jié)構(gòu)會(huì)被部分破壞,使核糖體結(jié)合成為可能,從而啟動(dòng)翻譯過程。近來發(fā)現(xiàn),部分 5'-UTR結(jié)構(gòu)可通過與某種配體直接結(jié)合,誘發(fā)二級(jí)結(jié)構(gòu)改變,從而控制它們下游基因的表達(dá),稱之為核糖開關(guān)(ribos witches),而上述配體通常就是受控基因所編碼的代謝通路的終產(chǎn)物。比如,通過與它們的效應(yīng)分子 s-腺苷基蛋氨酸 (S-adenosylmethionine,SAM)結(jié)合,部分 SAM核糖開關(guān)可以形成一種終止結(jié)構(gòu)來結(jié)束轉(zhuǎn)錄過程并抑制下游 mRNA的合成。在沒有SAM的時(shí)候,另一種反終止結(jié)構(gòu)則取而代之,使轉(zhuǎn)錄活動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行。最近,歐洲科學(xué)家首次描述了既可順式控制其下游基因又可反式調(diào)控遠(yuǎn)端靶mRNA的核糖體元件。它們是 2種 SAM核糖開關(guān) SreB和 SreA,通過與毒性控制因子 Prf的mRNA的 5' -端不翻譯區(qū)結(jié)合來控制其表達(dá)。缺乏 SAM核糖開關(guān) SreB和 SreA使單核細(xì)胞增生利斯特菌中的 PrfA和毒性基因的表達(dá)水平增高。因此,SAM核糖開關(guān)對(duì) PrfA表達(dá)的影響凸現(xiàn)了細(xì)菌毒性和養(yǎng)分充足度之間的關(guān)系。以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)了核糖開關(guān)的一種出人意料的作用,以及一類特別的調(diào)節(jié)性非編碼細(xì)菌 RNA。