6S/SsrS РНК
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( декабрь 2011 г. ) |
| 6S/SsrS РНК | |
|---|---|
 Предсказанная вторичная структура и сохранение последовательности 6S | |
| Идентификаторы | |
| Символ | 6С |
| Рфам | RF00013 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Ген |
| Домен(ы) | Бактерии |
| ТАК | ТАК: 0000376 |
| PDB Структуры | ПДБе |
В области молекулярной биологии 6S РНК представляет собой некодирующую РНК , которая была одной из первых, которая была идентифицирована и секвенирована. [ 1 ] Что он делает в бактериальной клетке, до недавнего времени было неизвестно. В начале 2000-х годов ученые обнаружили, что функция 6S РНК заключается в регуляторе транскрипции сигма-70-зависимого гена. Все бактериальные РНК-полимеразы имеют субъединицу, называемую сигма-фактором. Сигма-факторы важны, поскольку они контролируют то, как связывание промотора ДНК и места начала транскрипции РНК. Сигма 70 была первой, обнаруженной в Escherichia coli. [ 2 ] [ 3 ]
Структура
[ редактировать ]Структура 6S РНК была определена в 1971 году. [ 2 ] Это небольшая цепь РНК, состоящая из 184 нуклеотидов. 6S РНК представляет собой длинную двухцепочечную структуру и имеет одноцепочечную петлю. Структура аналогична открытому промоторному комплексу структуры ДНК. Различные анализы показали, что 6S РНК способны образовывать вторичную структуру. [ 4 ] Вторичная структура состоит из двух неправильных спиральных участков стебля, образующих большую центральную петлю, называемую центральным узлом.
Функции и регулирование
[ редактировать ]Функция 6S РНК заключается в регулировании транскрипции для выживания клеток E. coli , поскольку она важна в этом процессе. [ 5 ] 6S РНК специфически связывается с РНК-полимеразы, голоферментом содержащим фактор специфичности сигма70. Это взаимодействие подавляет экспрессию сигма70-зависимых промоторов во время стационарной фазы. [ 6 ] Это приведет к активации транскрипции с сигма-70-зависимых промоторов. Таким образом, при переходе E. coli от логарифмического роста к стационарной фазе 6S РНК выполняет функцию регулятора транскрипции. 6S РНК Гомологи недавно были идентифицированы в геномах большинства бактерий. [ 3 ] [ 7 ] Полимеразный холофермент, который содержит сигма-фактор домашнего хозяйства и может экспрессироваться на разных стадиях роста. У многих Pseudomonadota 6S РНК может процессироваться из транскрипта, кодирующего гомологи белка YgfA E. coli , который является предполагаемой метенилтетрагидрофолатсинтетазой . Дивергентные 6S РНК были идентифицированы в дополнительных бактериальных линиях. [ 8 ] [ 9 ] РНК . Экспериментально было показано, что мотив РНК purD перекрывается с 6S [ 8 ] Один из способов проверить активность 6S РНК путем нокаута 6S РНК. Штаммы с мутациями в 6S РНК имеют снижение продолжительности жизни в отличие от клеток дикого типа после более чем 20 дней непрерывного культивирования. Когда мутантные клетки 6S культивируют с клетками дикого типа, в последующие дни роста они будут находиться в небольшом невыгодном положении. [ 10 ]
Краткое содержание
[ редактировать ]Недавно обнаруженными гомологами 6S являются две РНК Bacillus subtilis и РНК цианобактерий. Две 6S РНК, 6S-1 и 2, вместе с кодирующими их генами bsrA и B присутствуют в различных положениях генома. В стационарной фазе делеция 6S-1 у B. subtilis приводит к ингибированию его роста . С другой стороны, отсутствие 6S-2 РНК, по-видимому, не влияет на рост и споруляцию в стационарной фазе. [ 11 ] Консервативность 6S РНК показывает, что она связывается с РНК-полимеразой путем репликации структуры матрицы ДНК. [ 12 ] Промотор-зависимая регуляция транскрипции опосредована 6S РНК, поскольку некоторые из промоторов могут быть подавлены, а некоторые нечувствительны в присутствии 6S РНК. Исследования экспрессии генов показали, что 6S РНК интегрируется в различные глобальные пути, например, она регулирует различные факторы, влияющие на транскрипцию, такие как Crp, FNR и т. д., а также механизм трансляции. [ 13 ]
Ученый обнаружил, что 6S РНК связывается с активным центром РНК-полимеразы и может служить матрицей для синтеза РНК, необходимой для синтеза РНК. [ 14 ] Он подавляет транскрипцию в 3'-5' раз на различных промоторах, но не ингибирует транскрипцию во время поздней стационарной фазы. В среде с дефицитом питательных веществ контроль транскрипции 6S РНК приводит к изменению выживаемости клеток, возможно, за счет перенаправления потребления ресурсов. [ 13 ]
С помощью анализа SDS-PAGE было обнаружено, что 6S РНК присутствует в E. coli и покрывает почти 25% общего числа рибосом. присутствует 1000–1500 молекул По оценкам, в геноме E. coli . Хотя 6S РНК, по-видимому, не связана с рибосомами, она, по-видимому, находится в комплексе с несколькими белками и мигрирует около 11S. [ 15 ]
6S РНК является регулятором РНК-полимеразы и широко присутствует в бактериях. Исследования показали, что 6S РНК образует комплекс с РНК-полимеразой для инициации транскрипции. Отсутствие 6S РНК в клетках приводит к изменению фенотипов. [ 13 ]
Уникальной особенностью 6S РНК является то, что она действует как матрица для синтеза РНК, а длина и количество РНК варьируются в зависимости от физиологии клетки. Синтез пРНК имеет решающее значение, поскольку он высвобождает РНК-полимеразу, которая позволяет обратить ингибирование. [ 16 ]
Структурный и функциональный анализ показал взаимодействие между РНК-полимеразой и E. coli 6S РНК . Функциональное разнообразие 6S РНК было обнаружено в ходе полногеномных исследований транскриптома. Многочисленные недавние исследования показали, что 6S РНК служит хранителем, регулируя эффективное использование клеточных ресурсов в ограниченных условиях и стрессе. [ 17 ] Обнаружено, что взаимодействуя с сигма-70-зависимым голоферментом РНК-полимеразы в стационарной фазе, большое количество 6S РНК влияет на транскрипцию генов, что приводит к регуляции бактериального ответа на такие проблемы, как голод. [ 11 ]
6S РНК в E. coli обильно увеличивается в логарифмической и ранней стационарной фазе. Таким образом, ожидается, что повышение уровня 6S РНК, регулирующее изменения в экспрессии генов, поможет адаптации к проблемам окружающей среды, таким как нехватка питательных веществ и высокая плотность клеток.
Идентифицирована роль 6S РНК в вирулентности бактерий, включая серовар Typhimurium L. pneumophila и Salmonella enterica , особенно там, где патогенез связан с репликацией и устойчивостью к стрессу. [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Браунли Г.Г. (февраль 1971 г.). «Последовательность 6S РНК E. coli». Природа . 229 (5): 147–149. дои : 10.1038/229147a0 . ПМИД 4929322 . S2CID 27493698 .
- ^ Перейти обратно: а б Ли Дж.И., Пак Х., Бак Дж., Ким К.С., Ли Ю. (сентябрь 2013 г.). «Регуляция транскрипции с двух промоторов ssrS в биогенезе 6S РНК» . Молекулы и клетки . 36 (3): 227–234. дои : 10.1007/s10059-013-0082-1 . ПМЦ 3887979 . ПМИД 23864284 .
- ^ Перейти обратно: а б Тротошо А.Е., Вассарман К.М. (апрель 2005 г.). «Для регуляции транскрипции необходима высококонсервативная структура 6S РНК». Структурная и молекулярная биология природы . 12 (4): 313–319. дои : 10.1038/nsmb917 . ПМИД 15793584 . S2CID 20895035 .
- ^ Сан, Питер Д.; Фостер, Кристин Э.; Бойингтон, Джеффри К. (февраль 2004 г.). «Обзор структурных и функциональных складок белка» . Современные протоколы в науке о белках . 35 (1): 1711–171–189. дои : 10.1002/0471140864.ps1701s35 . ISSN 1934-3655 . ПМК 7162418 . ПМИД 18429251 .
- ^ Штойтен Б, Хох П.Г., Дамм К., Шнайдер С., Кёлер К., Вагнер Р., Хартманн Р.К. (01.05.2014). «Регуляция транскрипции с помощью 6S РНК: данные модельных систем Escherichia coli и Bacillus subtilis» . Биология РНК . 11 (5): 508–521. дои : 10.4161/rna.28827 . ПМЦ 4152359 . ПМИД 24786589 . [ нужна проверка ]
- ^ Вассарман К.М., Шторц Г. (июнь 2000 г.). «6S РНК регулирует активность РНК-полимеразы E. coli» . Клетка . 101 (6): 613–623. дои : 10.1016/S0092-8674(00)80873-9 . ПМИД 10892648 . S2CID 493590 .
- ^ Баррик Дж.Э., Сударсан Н., Вайнберг З., Руццо В.Л., Брейкер Р.Р. (май 2005 г.). «6S РНК — широко распространенный регулятор эубактериальной РНК-полимеразы, напоминающий открытый промотор» . РНК . 11 (5): 774–784. дои : 10.1261/rna.7286705 . ПМК 1370762 . ПМИД 15811922 .
- ^ Перейти обратно: а б Шарма С.М., Хоффман С., Дарфей Ф., Рейнье Дж., Финдейсс С., Ситтка А. и др. (март 2010 г.). «Первичный транскриптом основного патогена человека Helicobacter pylori». Природа . 464 (7286): 250–255. Бибкод : 2010Natur.464..250S . дои : 10.1038/nature08756 . ПМИД 20164839 . S2CID 205219639 .
- ^ Вайнберг З., Ван Дж. Х., Бог Дж., Ян Дж., Корбино К., Мой Р. Х., Брейкер Р. Р. (март 2010 г.). «Сравнительная геномика выявила 104 кандидата в структурированные РНК из бактерий, архей и их метагеномов» . Геномная биология . 11 (3): С31. дои : 10.1186/gb-2010-11-3-r31 . ПМЦ 2864571 . ПМИД 20230605 .
- ^ Штойтен Б, Хох П.Г., Дамм К., Шнайдер С., Кёлер К., Вагнер Р., Хартманн Р.К. (01.05.2014). «Регуляция транскрипции с помощью 6S РНК: данные модельных систем Escherichia coli и Bacillus subtilis» . Биология РНК . 11 (5): 508–521. дои : 10.4161/rna.28827 . ПМЦ 4152359 . ПМИД 24786589 .
- ^ Перейти обратно: а б Ли, Чжоу; Чжу, Ли; Ю, Чжаоцин; Лю, Лу; Чжоу, Шань-Хо; Ван, Цзепин; Он, Джин (2020). «РНК 6S-1 способствует споруляции и образованию параспоральных кристаллов у Bacillus thuringiensis» . Границы микробиологии . 11 : 2997. doi : 10.3389/fmicb.2020.604458 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7726162 . ПМИД 33324388 .
- ^ Баррик, Джеффри Э.; Сударсан, Нарасимхан; Вайнберг, Заша; Руццо, Уолтер Л.; Брейкер, Рональд Р. (май 2005 г.). «6S РНК — широко распространенный регулятор эубактериальной РНК-полимеразы, напоминающий открытый промотор» . РНК . 11 (5): 774–784. дои : 10.1261/rna.7286705 . ПМК 1370762 . ПМИД 15811922 .
- ^ Перейти обратно: а б с Вассарман, Карен М. (май 2018 г.). «6S РНК, глобальный регулятор транскрипции» . Микробиологический спектр . 6 (3). doi : 10.1128/microbiolspec.RWR-0019-2018 . ISSN 2165-0497 . ПМК 6013841 . ПМИД 29916345 .
- ^ Гильдехаус, Нина; Нойссер, Томас; Вурм, Рейнхильд; Вагнер, Рольф (2007). «Исследование функции риборегулятора 6S РНК из E. coli: связывание РНК-полимеразы, ингибирование транскрипции in vitro и синтез РНК-направленных транскриптов de novo» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (6): 1885–1896. дои : 10.1093/нар/gkm085 . ISSN 1362-4962 . ПМК 1874619 . ПМИД 17332013 .
- ^ Ким, Кван Сун; Ли, Ёнхун (2004). «Регуляция биогенеза 6S РНК путем переключения использования как сигма-факторов, так и эндорибонуклеаз» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (20): 6057–6068. дои : 10.1093/nar/gkh939 . ISSN 0305-1048 . ПМК 534622 . ПМИД 15550566 .
- ^ Буренина О.Ю.; Елкина Д.А.; Хартманн, РК; Орецкая, Т.С.; Кубарева Е.А. (01.11.2015). «Малые некодирующие 6S РНК бактерий» . Биохимия (Москва) . 80 (11): 1429–1446. дои : 10.1134/S0006297915110048 . ISSN 1608-3040 . ПМИД 26615434 . S2CID 15550447 .
- ^ Штойтен, Бенедикт; Шнайдер, Сабина; Вагнер, Рольф (2014). «6S РНК: последние ответы – вопросы будущего» . Молекулярная микробиология . 91 (4): 641–648. дои : 10.1111/mmi.12484 . ISSN 1365-2958 . ПМИД 24308327 . S2CID 24702667 .
- ^ Дректра, Дэн; Холл, Лаура С.; Бринкворт, Аманда Дж.; Комсток, Жанетт Р.; Вассарман, Карен М.; Сэмюэлс, Д. Скотт (2020). «Характеристика 6S РНК в спирохете болезни Лайма» . Молекулярная микробиология . 113 (2): 399–417. дои : 10.1111/mmi.14427 . ISSN 1365-2958 . ПМК 7047579 . ПМИД 31742773 .