РНК, присутствующие в образцах окружающей среды

Большое разнообразие некодирующих РНК было идентифицировано в различных видах организмов, известных науке. Однако РНК также были идентифицированы в последовательностях « метагеномики », полученных из образцов ДНК или РНК, извлеченных из окружающей среды, которые содержат неизвестные виды. Первоначальные работы в этой области обнаружили гомологи известных бактериальных РНК в таких образцах метагенома. ^[1]^[2] Многие из этих последовательностей РНК отличались от последовательностей в культивируемых бактериях и предоставляют потенциал для получения дополнительной информации о классах РНК, к которым они принадлежат.

Отдельные последовательности окружающей среды были использованы для обнаружения ранее неизвестных РНК в морской бактерии Pelagibacter ubique . P. ubique чрезвычайно распространен в морских последовательностях. Поэтому последовательности ДНК, извлеченные из океанов , многие из которых неизбежно получены от видов, родственных P. ubique , были использованы для облегчения анализа возможных вторичных структур РНК, предсказанных для этого вида. ^[3]

Последующие исследования идентифицировали новые РНК исключительно с использованием последовательностей, извлеченных из образцов окружающей среды. Первое исследование определило последовательности РНК, непосредственно извлеченные из микробной биомассы в Тихом океане . ^[4] Исследователи обнаружили, что большая часть от общего количества извлеченных молекул РНК, по-видимому, не кодирует белок , а вместо этого, по-видимому, сохраняет последовательные вторичные структуры РНК. Было показано, что ряд из них принадлежит к известным семействам последовательностей малых РНК, включая рибопереключатели . Большая часть этих микробных малых РНК, по-видимому, представляет собой новые, некодирующие малые РНК, еще не описанные ни в одной базе данных. Второе исследование использовало последовательности ДНК, извлеченные из различных сред, и сделало вывод о наличии консервативных вторичных структур РНК среди некоторых из этих последовательностей. ^[5] Оба исследования идентифицировали РНК, которые не присутствовали в доступных на тот момент последовательностях генома каких-либо известных организмов, и определили, что некоторые из РНК были чрезвычайно многочисленны. ^[4]^[5] Фактически, два класса РНК ( мотив РНК IMES-1 и мотив РНК IMES-2 ) превысили рибосомы по числу копий, что крайне необычно для РНК в бактериях. Было также установлено, что РНК IMES-1 широко распространены вблизи берега в Атлантическом океане с использованием различных методов.

РНК, которые были идентифицированы в образцах последовательностей окружающей среды, включают мотивы РНК IMES-1 , IMES-3 , IMES-4 , Whalefall-1 , potC , Termite- flg и Gut-1 . Эти структуры РНК не были обнаружены в геноме ни одного известного вида. Мотив РНК IMES-2 , мотив РНК GOLLD и мотив РНК manA были обнаружены с использованием образцов последовательностей ДНК или РНК окружающей среды и присутствуют у небольшого числа известных видов. Дополнительные некодирующие РНК предсказаны в морской среде ^[4] , хотя для этих других кандидатов не было опубликовано никаких конкретных консервативных вторичных структур. Другие консервативные структуры РНК были первоначально обнаружены с использованием данных последовательностей окружающей среды, например, мотив РНК glnA , но впоследствии были обнаружены у многочисленных культивируемых видов бактерий.

Открытие РНК, которые не обнаружены среди известных в настоящее время видов, отражает открытия классов белков, которые в настоящее время уникальны для образцов окружающей среды. ^[6]

Ссылки

^ Казанов МД, Витрешак АГ, Гельфанд МС (2007). «Распространенность и функциональное разнообразие рибопереключателей в микробных сообществах». BMC Genomics . 8 : 347. doi : 10.1186/1471-2164-8-347 . PMC 2211319. PMID 17908319 .
^ Barrick JE, Breaker RR (2007). «Распределение, механизмы и структуры рибопереключателей, связывающих метаболиты». Genome Biol . 8 (11): R239. doi : 10.1186/gb-2007-8-11-r239 . PMC 2258182. PMID 17997835 .
^ Мейер ММ, Эймс ТД, Смит ДП и др. (2009). «Идентификация структурированных РНК-кандидатов в морском организме 'Candidatus Pelagibacter ubique'». BMC Genomics . 10 : 268. doi : 10.1186/1471-2164-10-268 . PMC 2704228. PMID 19531245 .
^ abc Shi Y, Tyson GW, DeLong EF (май 2009). «Метатранскриптомика выявляет уникальные микробные малые РНК в водной толще океана». Nature . 459 (7244): 266– 9. Bibcode :2009Natur.459..266S. doi :10.1038/nature08055. PMID 19444216. S2CID 4340144.
^ ab Weinberg Z, Perreault J, Meyer MM, Breaker RR (декабрь 2009 г.). «Исключительные структурированные некодирующие РНК, выявленные с помощью анализа бактериального метагенома». Nature . 462 (7273): 656– 9. Bibcode :2009Natur.462..656W. doi :10.1038/nature08586. PMC 4140389 . PMID 19956260.
^ Yooseph S, Sutton G, Rusch DB и др. (март 2007 г.). «Глобальная экспедиция по отбору проб океана Sorcerer II: расширение вселенной семейств белков». PLOS Biol . 5 (3): e16. doi : 10.1371/journal.pbio.0050016 . PMC 1821046. PMID 17355171 .

[1] Казанов МД, Витрешак АГ, Гельфанд МС (2007). «Распространенность и функциональное разнообразие рибопереключателей в микробных сообществах». BMC Genomics . 8 : 347. doi : 10.1186/1471-2164-8-347 . PMC 2211319. PMID 17908319 .

[2] Barrick JE, Breaker RR (2007). «Распределение, механизмы и структуры рибопереключателей, связывающих метаболиты». Genome Biol . 8 (11): R239. doi : 10.1186/gb-2007-8-11-r239 . PMC 2258182. PMID 17997835 .

[3] Мейер ММ, Эймс ТД, Смит ДП и др. (2009). «Идентификация структурированных РНК-кандидатов в морском организме 'Candidatus Pelagibacter ubique'». BMC Genomics . 10 : 268. doi : 10.1186/1471-2164-10-268 . PMC 2704228. PMID 19531245 .

[Shi2009-4] Shi Y, Tyson GW, DeLong EF (май 2009). «Метатранскриптомика выявляет уникальные микробные малые РНК в водной толще океана». Nature . 459 (7244): 266– 9. Bibcode :2009Natur.459..266S. doi :10.1038/nature08055. PMID 19444216. S2CID 4340144.

[Weinberg2009-5] Weinberg Z, Perreault J, Meyer MM, Breaker RR (декабрь 2009 г.). «Исключительные структурированные некодирующие РНК, выявленные с помощью анализа бактериального метагенома». Nature . 462 (7273): 656– 9. Bibcode :2009Natur.462..656W. doi :10.1038/nature08586. PMC 4140389 . PMID 19956260.

[6] Yooseph S, Sutton G, Rusch DB и др. (март 2007 г.). «Глобальная экспедиция по отбору проб океана Sorcerer II: расширение вселенной семейств белков». PLOS Biol . 5 (3): e16. doi : 10.1371/journal.pbio.0050016 . PMC 1821046. PMID 17355171 .