6S / SsrS РНК
Некодирующая РНК
РНК-семейство
6S / SsrS РНК
Предсказанная вторичная структура и сохранение последовательности 6S
Идентификаторы
Символ6С
РфамРФ00013
Другие данные
Тип РНКГен
ДоменыБактерии
ТАКSO:0000376
Структуры PDBПДБе

В области молекулярной биологии 6S РНК — это некодирующая РНК , которая была идентифицирована и секвенирована одной из первых. [1] То, что она делает в бактериальной клетке, было неизвестно до недавнего времени. В начале 2000-х годов ученые обнаружили, что функция 6S РНК заключается в том, чтобы быть регулятором транскрипции генов, зависящей от сигма 70. Все бактериальные РНК-полимеразы имеют субъединицу, называемую сигма-фактором. Сигма-факторы важны, поскольку они контролируют связывание промотора ДНК и стартовые сайты транскрипции РНК. Сигма 70 была первой, обнаруженной в Escherichia coli. [2] [3]

Структура

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 похожа на открытый промоторный комплекс структуры ДНК. Различные анализы обнаружили, что 6S РНК способны образовывать вторичную структуру. [4] Вторичная структура состоит из двух нерегулярных спиральных стволовых областей, образующих большую петлю ядра, которая называется центральным узлом.

Функция и регулирование

Функция 6S РНК заключается в регулировании транскрипции для выживания клеток E. coli , поскольку она необходима в этом процессе. [5] 6S РНК специфически связывается с голоферментом РНК-полимеразы, содержащим фактор специфичности сигма70. Это взаимодействие подавляет экспрессию с промоторов, зависимых от сигма70, во время стационарной фазы. [6] Что приведет к активации транскрипции с промоторов, зависимых от сигма 70. Поэтому во время перехода E. coli от логарифмического роста к стационарной фазе, 6S РНК действует как регулятор транскрипции. Гомологи 6S РНК недавно были идентифицированы в большинстве бактериальных геномов. [3] [7] Холофермент полимеразы, который содержит фактор домашнего хозяйства сигма и может экспрессироваться на разных стадиях роста. Во многих Pseudomonadota 6S РНК может быть обработана из транскрипта, кодирующего гомологи белка E. coli YgfA, который является предполагаемой метенилтетрагидрофолатсинтетазой . Дивергентные 6S РНК были идентифицированы в дополнительных бактериальных линиях. [8] [9] Экспериментально показано, что мотив purD РНК перекрывается с 6S РНК. [ 8 ] Один из способов проверить активность 6S РНК — выключить 6S РНК. Штаммы с мутациями в 6S РНК имеют сокращение продолжительности жизни по сравнению с клетками дикого типа после более чем 20 дней непрерывного культивирования. Когда мутантные 6S клетки культивируются с клетками дикого типа, они будут находиться в умеренно невыгодном положении в последующие дни роста. [10]

Краткое содержание

Недавно обнаруженные гомологи 6S — это две РНК Bacillus subtilis и РНК цианобактерий. Две 6S РНК, 6S-1 и 2, вместе с их кодирующими генами bsrA и B, присутствуют в различных позициях 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] Консервативная особенность 6S РНК показывает, что она связывается с РНК-полимеразой, реплицируя структуру ДНК-матрицы. [12] Промотор-зависимая регуляция транскрипции опосредуется 6S РНК, поскольку некоторые промоторы могут быть подавлены, а некоторые нечувствительны в присутствии 6S РНК. Исследования экспрессии генов показали, что 6S РНК интегрирована в различные глобальные пути, например, она регулирует различные факторы, влияющие на транскрипцию, такие как Crp, FNR и т. д., и механизм трансляции. [13]

Ученый обнаружил, что 6S РНК связывается с активным сайтом РНК-полимеразы и может служить шаблоном для синтеза РНК, необходимого для синтеза РНК. [14] Он подавляет транскрипцию от 3´ до 5´ раз на различных промоторах, но не подавляет 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 выявлено, что 6S РНК присутствует в E. coli и покрывает почти 25% от общего числа рибосом. По оценкам, в геноме E. coli присутствует 1000-1500 молекул . Хотя 6S РНК, по-видимому, не связана с рибосомами, она, по-видимому, связана с несколькими белками и мигрирует около 11S. [15]

6S РНК является регулятором РНК-полимеразы и в изобилии 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 шаблон для синтеза РНК, а длина и распространенность РНК варьируются в зависимости от физиологии клетки. Синтез pRNA имеет решающее значение, поскольку он высвобождает РНК-полимеразу, которая позволяет обратить вспять ингибирование. [16]

Структурный и функциональный анализы показали взаимодействие между РНК-полимеразой и 6S РНК E. coli . Функциональное разнообразие 6S РНК было обнаружено в ходе исследований транскриптома по всему геному. Многочисленные недавние исследования показали, что 6S РНК выполняет функцию стража, регулируя эффективное использование клеточных ресурсов в ограниченных условиях и стрессе. [17] Взаимодействуя с сигма-70-зависимым РНК-полимеразным голоферментом в стационарной фазе, обнаружено, что высокая распространенность 6S РНК влияет на транскрипцию генов, что приводит к регуляции ответа бактерий на такие вызовы, как голод. [11]

6S РНК в E. coli обильно увеличивается в течение всей логарифмической и ранней стационарной фазы. Таким образом, ожидается, что увеличение уровня 6S РНК регулирует изменения в экспрессии генов, чтобы помочь адаптации к проблемам окружающей среды, таким как дефицит питания и высокая плотность клеток.

Была выявлена ​​роль 6S РНК в бактериальной вирулентности, включая  L. pneumophila и Salmonella enterica серовар Typhimurium, в частности, когда патогенез связан с репликацией и устойчивостью к стрессу. [18]

Ссылки

  1. ^ Браунли Г.Г. (февраль 1971 г.). «Последовательность 6S РНК E. coli». Природа . 229 (5): 147–149 . doi : 10.1038/229147a0. PMID  4929322. S2CID  27493698.
  2. ^ ab Lee JY, Park H, Bak G, Kim KS, Lee Y (сентябрь 2013 г.). «Регуляция транскрипции с двух промоторов ssrS в биогенезе 6S РНК». Molecules and Cells . 36 (3): 227– 234. doi :10.1007/s10059-013-0082-1. PMC 3887979 . PMID  23864284. 
  3. ^ ab Trotochaud AE, Wassarman KM (апрель 2005 г.). «Высококонсервативная структура 6S РНК необходима для регуляции транскрипции». Nature Structural & Molecular Biology . 12 (4): 313– 319. doi :10.1038/nsmb917. PMID  15793584. S2CID  20895035.
  4. ^ Сан, Питер Д.; Фостер, Кристин Э.; Бойингтон, Джеффри К. (февраль 2004 г.). «Обзор структурных и функциональных складок белков». Current Protocols in Protein Science . 35 (1): 1711– 171189. doi :10.1002/0471140864.ps1701s35. ISSN  1934-3655. PMC 7162418. PMID 18429251  . 
  5. ^ Steuten B, Hoch PG, Damm K, Schneider S, Köhler K, Wagner R, Hartmann RK (2014-05-01). "Регуляция транскрипции 6S РНК: выводы из модельных систем Escherichia coli и Bacillus subtilis". RNA Biology . 11 (5): 508– 521. doi :10.4161/rna.28827. PMC 4152359 . PMID  24786589.  [ требуется проверка ]
  6. ^ Wassarman KM, Storz G (июнь 2000 г.). «6S РНК регулирует активность РНК-полимеразы E. coli». Cell . 101 (6): 613– 623. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80873-9 . PMID  10892648. S2CID  493590.
  7. ^ Barrick JE, Sudarsan N, Weinberg Z, Ruzzo WL, Breaker RR (май 2005 г.). «6S РНК — широко распространенный регулятор эубактериальной РНК-полимеразы, напоминающий открытый промотор». RNA . 11 (5): 774– 784. doi :10.1261/rna.7286705. PMC 1370762 . PMID  15811922. 
  8. ^ ab Sharma CM, Hoffmann S, Darfeuille F, Reignier J, Findeiss S, Sittka A и др. (март 2010 г.). «Первичный транскриптом основного человеческого патогена Helicobacter pylori». Nature . 464 (7286): 250– 255. Bibcode :2010Natur.464..250S. doi :10.1038/nature08756. PMID  20164839. S2CID  205219639.
  9. ^ Weinberg Z, Wang JX, Bogue J, Yang J, Corbino K, Moy RH, Breaker RR (март 2010 г.). «Сравнительная геномика выявила 104 кандидата на структурированные РНК из бактерий, архей и их метагеномов». Genome Biology . 11 (3): R31. doi : 10.1186/gb-2010-11-3-r31 . PMC 2864571 . PMID  20230605. 
  10. ^ Steuten B, Hoch PG, Damm K, Schneider S, Köhler K, Wagner R, Hartmann RK (2014-05-01). "Регуляция транскрипции 6S РНК: выводы из модельных систем Escherichia coli и Bacillus subtilis". RNA Biology . 11 (5): 508– 521. doi :10.4161/rna.28827. PMC 4152359 . PMID  24786589. 
  11. ^ ab Ли, Чжоу; Чжу, Ли; Юй, Чжаоцин; Лю, Лу; Чоу, Шань-Хо; Ван, Цзепин; Хэ, Цзинь (2020). «РНК 6S-1 способствует споруляции и образованию параспоральных кристаллов у Bacillus thuringiensis». Frontiers in Microbiology . 11 : 2997. doi : 10.3389/fmicb.2020.604458 . ISSN  1664-302X. PMC 7726162. PMID 33324388  . 
  12. ^ Barrick, Jeffrey E.; Sudarsan, Narasimhan; Weinberg, Zasha; Ruzzo, Walter L.; Breaker, Ronald R. (май 2005 г.). «6S РНК — это широко распространенный регулятор эубактериальной РНК-полимеразы, напоминающий открытый промотор». RNA . 11 (5): 774– 784. doi :10.1261/rna.7286705. PMC 1370762 . PMID  15811922. 
  13. ^ abc Wassarman, Karen M. (май 2018 г.). "6S РНК, глобальный регулятор транскрипции". Microbiology Spectrum . 6 (3). doi :10.1128/microbiolspec.RWR-0019-2018. ISSN  2165-0497. PMC 6013841. PMID 29916345  . 
  14. ^ Гильдехаус, Нина; Нойссер, Томас; Вюрм, Рейнхильд; Вагнер, Рольф (2007). «Исследования функции риборегулятора 6S РНК из E. coli: связывание РНК-полимеразы, ингибирование транскрипции in vitro и синтез РНК-направленных транскриптов de novo». Nucleic Acids Research . 35 (6): 1885–1896 . doi :10.1093/nar/gkm085. ISSN  1362-4962. PMC 1874619. PMID 17332013  . 
  15. ^ Ким, Кванг-сун; Ли, Ёнхун (2004). «Регуляция биогенеза 6S РНК путем переключения использования как сигма-факторов, так и эндорибонуклеаз». Nucleic Acids Research . 32 (20): 6057– 6068. doi :10.1093/nar/gkh939. ISSN  0305-1048. PMC 534622. PMID 15550566  . 
  16. ^ Буренина, О.Ю.; Елкина, ДА; Хартманн, РК; Орецкая, ТС; Кубарева, Е.А. (2015-11-01). «Малые некодирующие 6S РНК бактерий». Биохимия (Москва) . 80 (11): 1429– 1446. doi :10.1134/S0006297915110048. ISSN  1608-3040. PMID  26615434. S2CID  15550447.
  17. ^ Штойтен, Бенедикт; Шнайдер, Сабина; Вагнер, Рольф (2014). «6S РНК: недавние ответы – будущие вопросы». Молекулярная микробиология . 91 (4): 641– 648. doi : 10.1111/mmi.12484 . ISSN  1365-2958. PMID  24308327. S2CID  24702667.
  18. ^ Drecktrah, Dan; Hall, Laura S.; Brinkworth, Amanda J.; Comstock, Jeanette R.; Wassarman, Karen M.; Samuels, D. Scott (2020). «Характеристика 6S РНК в спирохете болезни Лайма». Молекулярная микробиология . 113 (2): 399– 417. doi :10.1111/mmi.14427. ISSN  1365-2958. PMC 7047579. PMID 31742773  . 
  • Страница для РНК 6S / SsrS в Rfam
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=6S_/_SsrS_RNA&oldid=1272681291"