非編碼小RNA對(duì)食源性致病菌的調(diào)控機(jī)制

翟立公，李港回，周紫潔，黃 菊，王俊穎，楊劍婷

（安徽科技學(xué)院食品工程學(xué)院 安徽鳳陽(yáng) 233100）

細(xì)菌性食物中毒是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。 食源性致病菌能夠?qū)θ梭w健康造成重大危害。 不僅如此，食物在加工與運(yùn)輸過(guò)程中，細(xì)菌所處的環(huán)境往往是殘酷且不斷發(fā)生變化的。 為了維持自身的生長(zhǎng)繁殖，細(xì)菌在自然環(huán)境不斷變化的情況下，對(duì)自身基因表達(dá)進(jìn)行持續(xù)而嚴(yán)格的調(diào)控。 為了提升生存繁殖能力，細(xì)菌已進(jìn)化出復(fù)雜的機(jī)制來(lái)感知周圍環(huán)境，并通過(guò)改變自身基因表達(dá)模式和表現(xiàn)型來(lái)做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。 隨著轉(zhuǎn)錄測(cè)序和生物學(xué)信息的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)這一調(diào)節(jié)過(guò)程與細(xì)菌體內(nèi)一種特殊的RNA—非編碼小RNA （Small non-coding RNA） 密切相關(guān)。 sRNA 是一類由長(zhǎng)度為40～500 nt 核苷酸組成，在基因組中被轉(zhuǎn)錄而大多數(shù)不翻譯成蛋白質(zhì)。作為一種新型的調(diào)節(jié)因子，非編碼小RNA 最早在原核生物中被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有100 多種，逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)[1]。 隨著生物學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的sRNA 被發(fā)現(xiàn)。 最早發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，到2000年初，隨著試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，70 多個(gè)小RNA 被發(fā)現(xiàn)。 2011年，小RNA的數(shù)量已達(dá)到100 個(gè)，至今已發(fā)現(xiàn)百余種。

sRNA 最早大多存在于基因間區(qū)（IGR）或反義鏈中，然而，研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本的加工同樣可以產(chǎn)生sRNA。 其中，不僅包括來(lái)自編碼轉(zhuǎn)錄本末端非翻譯區(qū)（稱為5'UTR 和3'UTR）的序列，還包括位于非編碼轉(zhuǎn)錄本兩側(cè)的序列[2]。5'UTR 中包含了構(gòu)象可改變的RNA 元件（核糖開(kāi)關(guān)、RNA 溫度計(jì)和RNA pH 計(jì)等），能適應(yīng)環(huán)境的改變，并且通過(guò)影響翻譯起始位點(diǎn)來(lái)改變蛋白質(zhì)的翻譯序列[3]。高度結(jié)構(gòu)化的核糖開(kāi)關(guān)不僅能與特定的代謝物 （配體）結(jié)合，還能夠改變構(gòu)象發(fā)揮順式作用調(diào)節(jié)其下游基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯或穩(wěn)定性；還可以衍生出通過(guò)反式作用來(lái)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)處靶標(biāo)的新sRNA[4]。 除5'UTR的sRNA 以外，3'UTR 也是sRNA 的聚集區(qū)[5-6]。 非編碼RNA 的形成途徑主要有3 種：一是通過(guò)群體感應(yīng)效應(yīng)而被激活轉(zhuǎn)錄；二是由mRNA 本體剪切加工而來(lái)，部分mRNA 的3'UTR 經(jīng)RNase 剪切形成具有調(diào)控能力的獨(dú)立sRNA 分子[7]；三是由基因內(nèi)部啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄經(jīng)RNase 剪切加工而來(lái)[8]。內(nèi)部啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生包含3'UTR 序列的sRNA 前體后，經(jīng)過(guò)RNase 進(jìn)一步剪切加工形成更加穩(wěn)定的sRNA[9]。 本文概述細(xì)菌sRNA 對(duì)其致病性的調(diào)控機(jī)制以及在環(huán)境應(yīng)激下的生存調(diào)控方式。

1 sRNA 對(duì)基因的調(diào)控方式

與其它調(diào)控方式相比，sRNA 參與細(xì)菌應(yīng)對(duì)不同環(huán)境脅迫時(shí)的調(diào)控具有天然的優(yōu)勢(shì)。 首先，sRNA 不僅自身生成速度快，而且調(diào)控基因表達(dá)的速度也快；其次，生成具有調(diào)控性的成熟sRNA 所需能量遠(yuǎn)低于蛋白質(zhì)，同時(shí)sRNA 的穩(wěn)定性低于蛋白質(zhì)，不需要時(shí)很容易就會(huì)被降解[10]。 sRNA 的調(diào)控機(jī)制具有多樣性，總的來(lái)說(shuō)，主要在核糖體連接點(diǎn)附近，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)方式與靶mRNA 結(jié)合，影響靶mRNA 的穩(wěn)定性，或者影響蛋白質(zhì)的形成以此調(diào)節(jié)其生物活性[11]。sRNA 分為反式編碼和順勢(shì)編碼兩種類型，目前在染色體中發(fā)現(xiàn)的sRNA 大多為反式作用非編碼sRNA，這類sRNA通常需要依賴與RNA 伴侶蛋白Hfq 的結(jié)合而發(fā)揮作用，而不直接干擾核糖體與mRNA 的結(jié)合，通過(guò)募集RNA 伴侶Hfq 至轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（TIR）以干擾核糖體結(jié)合，或者在Hfq 的幫助下與RNase E 形成三元復(fù)合物，增加RNase E 在靶mRNA 附近的局部濃度，而RNase E 能夠?qū)е耺RNA 的降解，從而使核糖體無(wú)法與mRNA 結(jié)合[12]。 除RNase E 以外，其它幾種核糖核酸內(nèi)切酶，如RNase III，RNase Z 也參與RNA 的降解。 另外，部分sRNA為順式編碼，在質(zhì)粒中被發(fā)現(xiàn)[13]。

sRNA 細(xì)菌還可以通過(guò)模仿其它核酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)間接性調(diào)控基因的表達(dá)[14]。 蛋白的翻譯需要AUG 起始密碼子和SD 序列之外的其它增強(qiáng)子元件的協(xié)助，sRNA 可以與增強(qiáng)的子序列競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，因此對(duì)mRNA 的翻譯起始階段產(chǎn)生影響。 例如，在大腸桿菌中，sRNA CsrB 和CsrC 的基因組序列類似于CsrA mRNA 的前導(dǎo)序列，CsrA 屬于RNA結(jié)合蛋白，能夠調(diào)控細(xì)菌的碳代謝、生物膜合成、致病菌毒性、 環(huán)境脅迫下的群體感應(yīng)等多種生理功能，是一種全局性調(diào)控蛋白。 當(dāng)sRNA CsrB 和CsrC 在細(xì)菌體內(nèi)被激活后，CsrB 和CsrC 可以通過(guò)模仿CsrA 蛋白靶mRNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)與CsrA 蛋白結(jié)合，減弱CsrA 對(duì)其靶mRNA 的抑制作用，此外，CsrB 和CsrC 抑制CsrA 蛋白的合成則是通過(guò)模仿CsrA 底物與其靶mRNA 結(jié)合實(shí)現(xiàn)的[15]。細(xì)菌體內(nèi)的致病菌廣泛參與了細(xì)菌的各種生命活動(dòng)，是致病菌應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力以及抵御宿主防御系統(tǒng)的主要措施。

2 sRNA 對(duì)食源性致病菌致病性的調(diào)控作用

2.1 sRNA 對(duì)致病菌毒性的調(diào)控作用

食源性致病菌威脅人體健康的主要原因是由于致病菌所帶有的毒性能夠侵入宿主細(xì)胞，降低甚至停止宿主細(xì)胞的活性。 許多革蘭氏陰性細(xì)菌病原菌所具有的毒性來(lái)源于其體內(nèi)的三型分泌系統(tǒng)（T3SS）。 三型分泌系統(tǒng)能夠?qū)⒑铣傻亩拘缘鞍祝ㄐ?yīng)）輸送到宿主細(xì)胞中，并改變宿主細(xì)胞原有的翻譯蛋白，以此防止宿主細(xì)胞對(duì)病原菌產(chǎn)生免疫反應(yīng)[16-17]。在宿主細(xì)胞中免疫反應(yīng)的產(chǎn)生主要通過(guò)核糖核酸蛋白S3（RPS3）引導(dǎo)NF-kB 亞單位到特定的kB 部位形成IKBad 蛋白。 NF-kB 調(diào)節(jié)通路能夠調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞增殖和免疫能力，由激活B細(xì)胞合成[18]。 Bad 蛋白能夠控制宿主細(xì)胞的凋亡，可以將被侵襲細(xì)胞進(jìn)行消滅，防止病原菌的擴(kuò)散。而在病原菌細(xì)胞中T3SS 能夠編碼形成SPI 毒力島基因，sseL 基因是SPI-2 上的編碼基因，能夠降低RPS 的核豐度，抑制NF-kB 的合成，促進(jìn)IKBad 蛋白的降解，已減弱宿主細(xì)胞對(duì)病原菌的免疫反應(yīng)，促進(jìn)自身的侵襲[19]。 而人體內(nèi)的環(huán)境是多變的，有胃酸的酸性環(huán)境、 腸道的膽鹽環(huán)境以及Fe2+、Mg2+含量的變化都會(huì)引起致病菌毒性的改變。

在腸道鼠傷寒沙門氏菌中，mgtCBR 操縱子能夠編碼MgtC 蛋白，來(lái)維持細(xì)菌體內(nèi)正常水平，而且mgtCBR 是許多毒力因子的操縱子。 MgtC 是一種內(nèi)膜蛋白，存在于多種致病菌中，是病原菌對(duì)宿主細(xì)胞的毒力及其在巨噬細(xì)胞中存活所必須的。sRNA AmgR 能夠與mgtCBR 操縱子中mgtC 與mgtB 區(qū)間的部分基因序列通過(guò)堿基互補(bǔ)的方式結(jié)合，降低MgtC 和MgtB 蛋白的合成。 從而促進(jìn)MgtR 蛋白的形成，而MgtR 蛋白能夠通過(guò)激活酶FtsH 而間接導(dǎo)致MgtC 的降解。 因此，高表達(dá)的sRNA AmgR 能夠抑制MgtC 蛋白的合成，降低沙門氏菌的毒性[20]。在金黃色葡萄球菌中發(fā)現(xiàn)了第1個(gè)與細(xì)菌致病性有關(guān)且具有調(diào)控作用的sRNA RNAIII，長(zhǎng)度為514 nt，折疊為14 個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)。通常與hla mRNA 的5’端以堿基互補(bǔ)方式結(jié)合，調(diào)控α-溶血素的合成，α-溶血素是金黃色葡萄球菌分泌的一種水溶性穿孔毒素[21]。 sRNA RNAIII 能夠啟動(dòng)α-溶血素的翻譯。 除此之外，RNAIII 還可以調(diào)節(jié)葡萄球菌早期毒力因子凝固酶編碼基因Coa 的表達(dá)。 凝固酶（Coa）基因是金黃色葡萄球菌重要的致病因子，具有保護(hù)病原菌不被宿主細(xì)胞吞噬和避免抗體結(jié)合的作用。 RNAIII 可以與Coa基因的SD 序列的標(biāo)靶mRNA 結(jié)合，在翻譯開(kāi)始時(shí)，對(duì)coa 基因的表達(dá)進(jìn)行抑制，使葡萄球菌的毒性減少，保護(hù)它們免受宿主免疫系統(tǒng)的影響[22]。 致病菌所帶有的毒性是導(dǎo)致細(xì)菌性食物中毒的主要原因，入侵宿主細(xì)胞后，環(huán)境改變會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生抗性，激活sRNA 的轉(zhuǎn)錄。 細(xì)菌的毒性受到多種sRNA 的調(diào)控，通過(guò)基因工程技術(shù)抑制或促進(jìn)相關(guān)sRNA 的表達(dá)，能夠人為降低致病菌所帶有的毒性，并提高其對(duì)免疫系統(tǒng)的敏感性，從而減少食品安全問(wèn)題的發(fā)生。

2.2 sRNA 對(duì)致病菌耐藥性的調(diào)控作用

細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生主要是由于人們對(duì)抗生素長(zhǎng)期性使用的結(jié)果。在醫(yī)學(xué)上，細(xì)菌耐藥性一直是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，這種性質(zhì)可以在不同種類的細(xì)菌之間的基因水平上傳播，很難治愈。細(xì)菌的多重耐藥性主要由AcrAB-TolC 外排系統(tǒng)所引起，其存在于多種致病菌中，例如沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、彎曲桿菌、志賀氏菌等革蘭氏陰性菌[21-23]。AcrAB-TolC 外排系統(tǒng)能夠?qū)η嗝顾仡悺?四環(huán)素類、磺胺類、氨基糖苷類、消毒劑等多種抗生素類藥物、有機(jī)溶劑產(chǎn)生外排作用，并呈現(xiàn)出多重耐藥[23]。 sRNA 能夠調(diào)控外排泵系統(tǒng)AcrAB-TolC。TolC 是一種膜蛋白，屬于外排泵系統(tǒng) （AcrABTolC）的組成成分之一。sRNA SdsR 能夠抑制TolC的表達(dá)[24]。 藥物被AcrAB-TolC 外排泵從細(xì)菌體內(nèi)排出的途徑主要有2 種：一是與藥物結(jié)合，直接穿越細(xì)胞膜排出體外，二是與周漿間隙中的藥物結(jié)合，與TolC 協(xié)作將藥物排出。 而外排系統(tǒng)的過(guò)度表達(dá)通常會(huì)減少細(xì)菌中的抗生素積累，降低細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性。sRNA SdsR 能夠抑制TolC 蛋白的表達(dá)，顯著降低細(xì)菌的耐藥性[25]。

抗生素類藥物進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)首先要通過(guò)細(xì)胞膜，在細(xì)胞膜上存在多種外膜蛋（OMPs），其中多以膜孔蛋白作為通道來(lái)吸取營(yíng)養(yǎng)物和排泄廢物。當(dāng)外膜上的膜孔蛋白表達(dá)量降低時(shí)，特異性通道減少，抗生素類藥物難以進(jìn)入菌體而導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生。 在大腸桿菌中膜孔蛋白OmpC 和OmpF可以調(diào)節(jié)細(xì)菌外膜的流動(dòng)性，以及對(duì)抗生素的抗性[26]。 sRNA MicC 和MicF 能夠抑制OmpC 和OmpF 編碼基因的翻譯，OmpC 和OmpF 蛋白的缺失會(huì)造成細(xì)胞膜上多孔蛋白質(zhì)含量減少，導(dǎo)致細(xì)胞膜的多孔性降低而減少對(duì)抗生素的敏感性。

2.3 sRNA 對(duì)食源性致病菌生物被膜合成的調(diào)控作用

高度復(fù)雜化和組織化的生物膜功能形式依賴于基質(zhì)中各分子間的相互協(xié)作，它塑造生物被膜細(xì)菌之間的空間，提供機(jī)械穩(wěn)定性，營(yíng)造細(xì)菌的生存環(huán)境，生物被膜更有利于營(yíng)養(yǎng)的獲取[27]。 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌受到外界環(huán)境脅迫時(shí)，為了能夠更好地進(jìn)行生存繁衍以適應(yīng)環(huán)境的改變，細(xì)菌往往會(huì)增強(qiáng)自身黏附性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)生物被膜的合成[28]。

在沙門氏菌中，由于生物被膜普遍存在，導(dǎo)致沙門氏菌污染大量存在于食品加工表面。 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沙門氏菌處于高滲應(yīng)激脅迫下時(shí)，沙門氏菌的毒力、腸毒素均會(huì)降低，然而細(xì)菌的黏附性將會(huì)增加，從而促進(jìn)生物膜的形成。 纖維素、菌毛、BapA 蛋白、可拉酸等是沙門氏菌生物膜基質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分[29]。 生物被膜相關(guān)的操縱子有2 個(gè)，其中CsgBAC 操縱子主要翻譯出沙門氏菌菌毛主要蛋白CsgA 和成核蛋白CsgB；CsgDEFG 操縱子編碼沙門氏菌菌毛表達(dá)和生物膜合成需要的調(diào)節(jié)因子CsgD 蛋白。 CsgD 蛋白受多種sRNA 調(diào)控，其中的sRNA RybB 能夠降解csgD 的標(biāo)靶mRNA，抑制CsgD 蛋白的合成，干擾生物被膜的合成[30]。 有研究發(fā)現(xiàn)在傷寒沙門氏菌中存在一種阻遏蛋白編碼基因cl，其3' UTR 衍生而來(lái)的sRNA 能夠通過(guò)與降解標(biāo)靶mRNA，抑制fljB 基因的表達(dá)，同時(shí)還可以調(diào)控csgD、mtgA、glpT 和其它未知的靶基因的表達(dá)，來(lái)抑制的生物被膜形成[31]。 生物膜的合成是致病菌應(yīng)對(duì)不利環(huán)境的有效措施之一，而sRNA能夠幫助細(xì)菌更快的適應(yīng)不利環(huán)境。 然而，關(guān)于sRNA 調(diào)控后致病菌的致病性，以及生理特性的改變，還有待進(jìn)一步研究。

3 在環(huán)境脅迫下sRNA 對(duì)食源性致病菌的調(diào)節(jié)作用

3.1 酸脅迫下的調(diào)控作用

在食品加工的器械消毒時(shí)，有機(jī)酸是一種有效的殺菌劑，對(duì)蔬果、肉品表面微生物具有良好的殺菌效果。 而受到酸性環(huán)境誘導(dǎo)的細(xì)菌會(huì)逐漸產(chǎn)生酸適應(yīng)性，以提高自身的存活率。酸適應(yīng)菌會(huì)表現(xiàn)出對(duì)其它環(huán)境脅迫不同抗性，以及改變自身的致病性和對(duì)藥物的敏感性，造成殺菌不徹底的現(xiàn)象，威脅人體的生命健康。產(chǎn)生這種適應(yīng)性的主要原因是由于環(huán)境脅迫誘導(dǎo)下sRNA 被激活轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)細(xì)菌增強(qiáng)對(duì)這一脅迫的抗性。 當(dāng)細(xì)菌受到2種以上的環(huán)境交叉脅迫時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出多重抗性，也會(huì)造成對(duì)消毒劑顯著的抗性，使用通常的殺菌手段將無(wú)法清除。

在目前的研究中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)食源性致病菌是通過(guò)氨基酸脫羧酶系統(tǒng)來(lái)維持體內(nèi)pH 的穩(wěn)定，涉及的氨基酸主要為賴氨酸、精氨酸、谷氨酸[32]。 谷氨酸的酸誘導(dǎo)的pH 穩(wěn)定系統(tǒng)在大腸桿菌和志賀氏菌中更常見(jiàn)，而賴氨酸和精氨酸在沙門氏菌中起主要調(diào)節(jié)作用[33]。 研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸脫羧酶系統(tǒng)主要依賴于氨基酸脫羧酶和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞酸脅迫抗性[34]。 細(xì)胞內(nèi)賴氨酸脫羧酶（ca dA）/精氨酸脫羧酶（adiA）可以以賴氨酸/精氨酸為底物發(fā)生去羰基反應(yīng)，生成1，5-戊二胺或胍基丁胺和二氧化碳，此過(guò)程會(huì)消耗1 個(gè)氫質(zhì)子。逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分別為賴氨酸/尸胺逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（cadB），精氨酸/胍基丁胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（adiC）負(fù)責(zé)將產(chǎn)物1，5-戊二胺或胍基丁胺運(yùn)出，并將氨基酸交換到胞內(nèi)。如此不斷循環(huán)，通過(guò)消耗胞內(nèi)質(zhì)子，提高胞內(nèi)pH，維持細(xì)胞pH 穩(wěn)定[35]。人體內(nèi)的胃酸具有明顯的抑菌效果，而耐酸性的致病菌能夠適應(yīng)并正常產(chǎn)生毒性，危害人體健康。研究發(fā)現(xiàn)部分致病菌的耐酸性是其毒性表達(dá)的重要方面，而在此過(guò)程sRNA 發(fā)揮了重要調(diào)節(jié)作用。

3.2 溫度脅迫下的調(diào)控作用

眾所周知，凡是生存在自然環(huán)境中的生物都要應(yīng)對(duì)溫度變化。 低溫時(shí)，細(xì)菌的代謝作用會(huì)降低，從而能夠長(zhǎng)期保存；高溫時(shí)，細(xì)菌的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，失去生命活性，即滅菌。 高溫殺菌以及低溫保藏是食品加工過(guò)程常用的殺菌和保藏手段。在自然界中，所有生物都具有感知溫度變化的能力。 細(xì)菌感知溫度的傳統(tǒng)方式是通過(guò)信號(hào)運(yùn)輸交換系統(tǒng)，然而在調(diào)節(jié)速度方面這種方式比較慢，不利于細(xì)菌更好的生存與繁衍。而通過(guò)RNA 介導(dǎo)的反饋通道只需要改變調(diào)節(jié)區(qū)域的結(jié)構(gòu)，便能使細(xì)菌作出迅速應(yīng)答反應(yīng)。因此，這個(gè)結(jié)構(gòu)也被稱為RNA 溫度計(jì)，屬于順式編碼sRNA[11]。 食源性致病菌的最適繁殖溫度是37 ℃，當(dāng)溫度發(fā)生變化后，致病菌會(huì)產(chǎn)生群體感應(yīng)效應(yīng)，誘導(dǎo)sRNA 的轉(zhuǎn)錄，對(duì)基因進(jìn)行調(diào)控。 以便適應(yīng)溫度的改變。 RopS 是大多數(shù)致病菌穩(wěn)定壓力的因子，同時(shí)許多基因也是由RopS 的RNA 聚合酶所激活[36]。 sRNA DsrA的高表達(dá)是由于致病菌處于低溫狀態(tài)下引起的，能夠與rops mRNA 結(jié)合，提升RopS 基因表達(dá)量，從而促進(jìn)因溫度降低而被阻斷的核糖體結(jié)合部位重新激活。 研究發(fā)現(xiàn)，在DsrA 啟動(dòng)子中，在-35和-10 這兩處區(qū)域同時(shí)改變的情況下，會(huì)使高溫下DsrA 的表達(dá)含量得到促進(jìn)。證實(shí)了啟動(dòng)子對(duì)溫度的靈敏性會(huì)受到這兩處區(qū)域的影響，而在此過(guò)程sRNA 起到重要作用[37]。

3.3 參與Fe 代謝作用的調(diào)控

在致病菌細(xì)胞中，F(xiàn)e2+離子的平衡對(duì)于維護(hù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)有著非常重要的作用。 偏低的Fe2+離子含量不足以維持細(xì)胞的正?；顒?dòng)，而高濃度的Fe2+離子含量則會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生毒素。 而Fe2+離子的平衡受Fur 蛋白的調(diào)控。Fur 蛋白存在于多數(shù)致病菌中，是重要的全局性調(diào)控蛋白之一[38]。 Fur 蛋白能夠與Fe2+離子結(jié)合并抑制攝取鐵元素相關(guān)基因的表達(dá)，同時(shí)還可以促進(jìn)鐵元素消耗蛋白的合成。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)除了Fur 蛋白之外還存在著一種sRNA 也能夠調(diào)控Fe2+離子的含量，即sRNA RyhB。 當(dāng)細(xì)菌處在Fe2+離子濃度足夠大的環(huán)境中時(shí)，F(xiàn)e2+能于與Fur 蛋白結(jié)合，同時(shí)會(huì)抑制sRNA RyhB 的轉(zhuǎn)錄。 細(xì)胞體內(nèi)多余的Fe2+離子將儲(chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)Fe2+離子濃度低于正常水平時(shí)，F(xiàn)ur-Fe2+的合成減少，sRNA RyhB 的轉(zhuǎn)錄被激活，促進(jìn)Fe2+離子的吸收，以及將儲(chǔ)存中的鐵元素釋放。 同時(shí)sRNA RyhB 還能夠與耗鐵蛋白的靶mRNA 結(jié)合，降低鐵離子的消耗[38]。sRNA RyhB 與Fur 蛋白相互作用從而調(diào)控細(xì)菌體內(nèi)Fe2+的平衡。Fe2+離子的代謝平衡對(duì)于致病菌的生存和侵襲有著重要的作用，而sRNA 在代謝過(guò)程中發(fā)揮了不可替代的作用。

4 討論

受到環(huán)境脅迫后細(xì)菌會(huì)誘導(dǎo)促進(jìn)sRNA 轉(zhuǎn)錄，sRNA 在調(diào)控過(guò)程中會(huì)改變基因的表達(dá)水平，而改變細(xì)菌的致病性以及生理特性。 如同細(xì)菌的耐藥性，產(chǎn)生抗性的細(xì)菌會(huì)增強(qiáng)自身耐受性，以致難以被消滅。 在生物代謝過(guò)程中，sRNA 能夠同時(shí)調(diào)控多種基因的表達(dá)，使細(xì)菌的毒性、耐藥性以及抗性表現(xiàn)出完全不同于之前的狀態(tài)。sRNA 在參與細(xì)菌的應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中，能夠增強(qiáng)或減弱細(xì)菌的致病性，提高或減少菌體對(duì)抗生素的敏感性，提升自身的耐受性。 然而，目前關(guān)于sRNA 的主要研究大多集中在細(xì)菌的毒性、耐藥性、生物膜合成性，以及溫度、酸脅迫下的抗性方面。 sRNA 的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，相互影響。有研究發(fā)現(xiàn)適應(yīng)高滲環(huán)境的沙門氏菌會(huì)降低自身的毒性，而提高生物膜的合成，同時(shí)對(duì)于氨基糖苷類、磺胺類等藥物表現(xiàn)出耐藥性，顯著性提高了對(duì)消毒劑、有機(jī)酸、膽鹽的耐受性； 而酸適應(yīng)的沙門氏菌提高了自身的腸毒素，對(duì)于乙醇、NaClO 等消毒劑的耐受性明顯降低。 導(dǎo)致這一差異的主要原因是由于不同環(huán)境脅迫誘導(dǎo)下，轉(zhuǎn)錄出不同功能的sRNA 所致。 而在高滲與酸協(xié)同應(yīng)激條件下，發(fā)現(xiàn)誘變菌的存活率顯著性提高。 關(guān)于相關(guān)sRNA 的功能驗(yàn)證還有待進(jìn)一步研究。

在微生物界還存在著許多未知的sRNA 等待探索，闡明sRNA 對(duì)基因調(diào)控的機(jī)理，有助于更好地治療因食源性致病菌引起的疾病。 同時(shí)對(duì)于食源性致病菌的防治措施也將更為簡(jiǎn)便，在保留食物自身最大營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)，又能夠徹底消除食源性致病菌的危害。這對(duì)于食品安全問(wèn)題，是一項(xiàng)重大的突破，對(duì)于生物學(xué)研究也具有十分重大的意義。