细菌全局性调控因子CsrA的结构与功能

碳存储调控因子A (carbon storage regulator, CsrA) 是一种RNA结合蛋白,在细菌的碳代谢、生物被膜形成、运动性、病原菌毒力、群体感应、环二鸟苷酸信号合成、应激感应等多种生理过程中具有重要调节功能,是全局性调控蛋白.它通过与靶标mRNA的特异结合,抑制其翻译或增强其稳定性来调控下游基因的表达,属于转录后调控因子的范畴.CsrA蛋白的表达与活性受碳存储调控(Csr)系统本身多个自主调节回路的精密控制：　一些小的非编码RNA (snmRNAs,如CsrB/C）作为拮抗因子与CsrA二聚体结合并抑制其活性;而这些snmRNAs在体内又可在CsrD的辅助下被核糖核酸内切酶E和多核苷酸磷酸化酶降解,释放CsrA的活性.当前,对于Csr系统的调节作用、调控通路与机制的研究是细菌学研究的热点,本文综述了该蛋白及Csr系统的结构、功能和作用机制的最新研究进展.     

细菌非编码小RNA分子RyhB的结构与功能

RyhB是一种大小为90个核苷酸的细菌非编码小RNA分子(small noncoding RNA, sRNA).当铁缺乏时,RyhB通过下调一系列与铁的储存和利用相关蛋白的表达水平以维持体内的铁平衡,而其本身的表达则受到负调控因子Fur(ferric uptake regulator)的调节.在体内,RyhB与Hfq蛋白和核糖核酸酶E (ribonuclease E, RNase E)形成核蛋白复合物sRNP来发挥活性.sRNP通过RyhB与靶基因的互补配对序列作用于靶基因的核糖体结合位点,阻断靶mRNA的翻译,并迅速引起靶mRNA的降解.此外,RyhB还可以通过影响致病菌的生物膜形成、趋化性、耐酸性等方面的能力对细菌的致病力进行调节.本文综述了RyhB的结构、功能及作用机制方面的研究进展,并对其存在的生理意义进行了探讨.     

细菌调节蛋白Hfq研究进展

Hfq是一个高度保守的RNA结合蛋白,最初被发现是作为大肠杆茵(E.coli)RNA噬菌体QB复制所必需的管家因子,现在则被认为是细菌基因转录后调控的关键因子,广泛参与细茵多种生命活动的调控.与真核生物中Sm和Sm样蛋白相似,Hfq可以通过形成同源六聚体结合富舍A、U的单链RNA参与RNA间互作.同时Hfq蛋白还可与体内的多种RNA调节蛋白如polyA聚合酶Ⅰ(PAP Ⅰ)、多聚核苷酸磷酸化酶(PNP)、RNA酶E(RNase E)等并调节他们的活性.此外,Hfq对自身的表达也具有回馈抑制作用.本文主要结合Hfq的研究历史和最新进展,对其分子结构、作用机制、生理功能以及系统进化中的地位做一综述.     

结核分枝杆菌小RNA及其作用的研究进展

细菌小RNA是一类长度在50～500个核苷酸之间的不具有编码蛋白质功能,但具有转录后调控作用的RNA,在细菌中参与调控细菌多种生理和病理活动,如调节细菌代谢和毒力作用等过程。近年来,在结核分枝杆菌已经鉴定出近200种小RNA,并证明这些小RNA参与结核分枝杆菌的生理和病理过程。本文对结核分枝杆菌小RNA在细菌生长繁殖、毒力因子调控、细菌耐药和巨噬细胞内应激环境的适应等方面的作用进行综述。     

人核糖核酸酶A超家族抗微生物活性及其作用机制

人核糖核酸酶A(human RNase A)超家族包含13个具有不同生物活性的成员(RNase 1～RNase 13),其蛋白质结构除具有催化保守序列外，还具有显著多样性的序列，决定了人类核糖核酸酶A可发挥核糖核酸酶活性之外的生物学功能。人核糖核酸酶A超家族成员在多种免疫细胞例如嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞中表达，并可被分泌以发挥多种多样的生物学功能，包括抗微生物活性、促进宿主防御、参与血管生成及精子成熟等。其中，人核糖核酸酶A超家族部分成员，可通过水解病毒RNA、抑制病毒复制、破坏细菌细胞壁、促进微生物凝集、损伤寄生虫细胞膜和线粒体膜等直接作用，以及通过宿主天然免疫细胞介导的间接作用，发挥抗微生物及寄生虫活性，参与宿主防御。本文对人核糖核酸酶A的抗微生物(包括病毒、细菌、真菌)和抗寄生虫活性及其作用机制进行综述，并对人核糖核酸酶A作为抗微生物活性物质和天然免疫分子，用于治疗严重和耐药微生物感染的前景进行展望。     

R-loop的调控及其生理功能

R环（R-loop）是一种DNA∶RNA杂合链（DNA∶RNA hybrids）,由一条RNA单链侵入双链DNA,与其中一条DNA模板链结合,从而释放出一条DNA单链而产生。R-loop在细胞生命活动中扮演着重要角色,与基因组稳定性、转录调控,以及表观修饰等重要生物学过程有着密不可分的关系。很多因素参与对R-loop的调控,例如RNA转录和加工、染色体的修饰、DNA损伤反应等;同时,许多酶蛋白,如核糖核酸酶、解旋酶和拓扑异构酶等也参与调节细胞内的R-loop水平。了解R-loop的调控机制及其生物学功能有助于更好地理解基因组稳定性的维持机制,为治疗骨髓增生异常综合征、白血病、乳腺癌、前列腺癌等疾病开拓新思路。     

超分辨显微技术结合smFISH方法在E. coli sRNA SgrS定位中的应用

细菌调节小RNA通常与靶mRNA结合,影响翻译和mRNA降解过程.了解细菌小RNA的定量和定位信息,将有助于揭示细菌转录后水平的调控机制.小RNA SgrS通过抑制ptsG mRNA翻译起始,参与细菌磷酸葡萄糖代谢的应激过程.本研究应用单分子荧光原位杂交(smFISH)方法和超分辨显微技术可视化定位大肠杆菌细胞内小RNA SgrS,并初步验证伴侣分子Hfq蛋白和RNaseE降解酶对小RNA SgrS定位的影响.选取大肠杆菌模式菌MG1655 (野生株)、sgrS敲除株(△sgrS)和过表达株(△sgrS-pBAD-SgrS),使用RNA印迹和smFISH方法验证SgrS的过表达.应用smFISH方法分别在野生菌株、hfq敲除株(△hfq)和rne敲除株(△rne-710)中定位小RNA SgrS和ptsG mRNA,超分辨成像观察.与野生株相比,△hfq和△rne-710中SgrS主要定位于近膜区域,ptsG mRNA定位于细菌胞浆中,并且这两种RNA拷贝数均极显著增加.以上结果表明,分别敲除大肠杆菌hfq和rne-710基因导致SgrS和ptsG mRNA的表达量增加. smFISH方法和超分辨技术的结合应用为细菌RNA的直观定量和定位提供了高敏感性的检测方法,可用于基因调控的功能研究.     

RNA表观修饰在卵子发生调控中的研究进展

卵子发生是生殖发育中的重要过程,涉及卵母细胞的发育和成熟,对雌性生殖健康和种群遗传多样性具有重要影响。卵子发生涉及复杂而精准的基因调控过程。核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)修饰是在RNA分子中添加化学修饰基团的过程,通过该修饰能够调控RNA的功能和稳定性, RNA修饰在生殖及发育生物学中起着关键的作用。该综述将对近期关于RNA修饰与卵子发生的研究进展进行综述和展望,重点阐述RNA修饰调节信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)转录翻译过程、染色质开放水平、组蛋白修饰以及可变剪切等的机制,及其对卵子发生及胚胎发育过程的影响,以完善RNA表观修饰调控生殖发育的理论研究。     

过氧化氢酶在豌豆蚜抵御藤黄微球菌和大肠杆菌感染引起的氧化胁迫中的作用

【目的】研究细菌-过氧化氢酶-豌豆蚜Acyrthosiphon pisum三者之间的关系,探索过氧化氢酶在豌豆蚜免疫防御反应中的作用。【方法】用体外培养结合菌落计数的方法检测藤黄微球菌Micrococcus luteus和大肠杆菌Escherichia coli感染豌豆蚜后在蚜虫体内的增殖;分别用微孔板荧光检测和实时定量PCR的方法检测藤黄微球菌和大肠杆菌感染豌豆蚜之后,蚜虫体内H_2O_2水平和过氧化氢酶基因的转录水平;通过RNA干扰技术对豌豆蚜过氧化氢酶基因(Cat)进行沉默,并检测沉默后感染藤黄微球菌和大肠杆菌的豌豆蚜体内H_2O_2浓度和细菌数目以及豌豆蚜存活率。【结果】藤黄微球菌感染12 h后,豌豆蚜体内H_2O_2水平以及过氧化氢酶基因表达水平显著升高;大肠杆菌感染12 h后,豌豆蚜过氧化氢酶基因表达水平上升,但H_2O_2水平无明显变化。沉默过氧化氢酶基因后,感染藤黄微球菌导致豌豆蚜体内H_2O_2含量在12 h显著上升,细菌数目在24 h约为对照组的一半,但对豌豆蚜存活率无影响;而过氧化氢酶基因沉默并未引起感染大肠杆菌的豌豆蚜体内H_2O_2水平、细菌数目以及豌豆蚜存活率发生明显变化。【结论】过氧化氢酶参与豌豆蚜对藤黄微球菌的防御过程,但不是该防御反应过程中的关键酶;而针对大肠杆菌感染,豌豆蚜可能通过其他途径来应对。     

环二鸟苷酸(c-di-GMP)对大肠杆菌生物学功能的调控作用及机制

环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate, c-di-GMP)是在细菌中发现的第二信使之一,参与大肠杆菌运动性、生物被膜形成及毒力等众多功能的调节。合成与水解c-di-GMP的二鸟苷酸环化酶(diguanylate cyclases, DGCs)和特异性的磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDEs)在大肠杆菌中分布广泛且丰富度较高。同时,DGCs和PDEs的蛋白结构不仅包括与c-di-GMP相关的酶活性中心,而且还具有多种感受环境变化和接收信号分子调节的结构域。鉴于c-di-GMP的调控复杂且值得深入探索,本文综述了c-di-GMP对大肠杆菌生物学特性的调控作用以及c-di-GMP在大肠杆菌中的两种调控模型,并对最新研究进展和应用进行展望。     

微核糖核酸在相关疾病发生发展中的调节作用

微核糖核酸（miRNA）是一类长度为18～25个核苷酸的内源性非编码小RNA,在转录后基因调控中发挥功能。miRNA通过降解mRNA或抑制蛋白翻译的方式调节特异基因表达。miRNA在多种生物进程包括发育、代谢、增殖、分化和凋亡中起到关键作用。miRNA的表达变化与相应的多种人类疾病及其发生发展密切相关。阐明miRNA对疾病基因的调节作用及其分子机制,将为人类某些疾病的基因治疗提供新的思路。     

金黄色葡萄球菌非编码小RNA的研究进展

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是困扰全球公共卫生及人类健康的重要病原菌,其引起的各种临床感染与该菌表达的多种毒力因子密切相关,而这些毒力因子表达受到调节性因子的精确调控,在细菌致病机制中发挥着核心作用。非编码小RNA(Small non-coding RNA,s RNA)是基因表达的一类重要调节因子,可使细菌对环境因素做出反应,调节其应激适应性及毒力因子表达。但到目前为止,仅少数金黄色葡萄球菌s RNA的生物学功能得到阐述。本文将针对这些调节性s RNA的研究进展作一综述。     

作用于cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶的鉴定

【目的】本研究以革兰氏阳性细菌解纤维素梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)为研究对象,筛选作用于纤维小体编码基因簇cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶。【方法】通过对预测的4个假定编码核糖核酸内切酶基因进行基因敲除、体内过表达、体外过表达和活性分析等方法,分析它们对cip-cel mRNA剪切位点的剪切能力。【结果】敲除rnc和rnj基因,对cip-cel mRNA剪切没有任何影响;体内过表达RNase时能够加速cip-cel mRNA的降解,而过表达RNase G时,则结果与野生型对照菌株无异;RNase G基因rng和RNase Y基因rny的体外活性鉴定分析,发现RNase G对体外转录的包含cip-cel mRNA剪切位点的RNA没有作用,而RNase Y能够对其进行剪切和降解。【结论】RNase Y是能够作用于cip-cel mRNA的核酸内切酶。该研究结果对理解革兰氏阳性细菌核糖核酸内切酶的作用机制,及其在转录后水平的调控基因差异表达等方面具有重大意义。     

核糖核酸酶5在宿主防御中的作用及机制

抗菌肽是机体天然免疫的重要组成部分。核糖核酸酶5（ribonuclease5,RNASE5;又名angiogenin）属于核糖核酸酶A超家族,是一个分泌型小分子蛋白质,广泛分布于机体需要抵御外界病原微生物的组织中。RNASE5对病毒、细菌以及真菌都存在抑制效应,具有广谱抗菌特点,但其表达和活性受到宿主生理状态和外界环境多层次的调控。RNASE5存在多样的抗微生物作用机制,其带正电荷的理化特性破坏微生物细胞壁,而其核糖核酸酶活性则是杀伤真菌所必须的。除了直接作用于微生物外,RNASE5还可作为重要因子调节宿主免疫功能,参与多种病理过程。本文综述了RANSE5的结构、生物活性与功能、作用特点与机制,并讨论了在其研究中存在的问题,以期为今后的研究提供新思路和新方向。     

SmpB蛋白结构与功能研究进展

SmpB是一类普遍存在于细菌中的小RNA结合蛋白。研究表明SmpB除了在反式翻译中起着辅助tmRNA分子拯救滞留核糖体的作用,其也可以作为RNA分子伴侣调节体内RpoS的表达,以及具有直接调控RNase R及双组份系统的功能。SmpB参与的调控作用对于细菌蛋白质合成质量控制、致病菌中毒力系统调控、维持机体正常生长及发育等过程具有关键作用。本综述主要从SmpB蛋白结构及其对RNA、蛋白质调控功能等方面进行论述,以期对发掘细菌性疾病治疗靶点,研发新型抗生素,提供新的方向和思路。     

非编码小RNA对细菌毒力及耐药性的调控作用研究进展

近年来的研究发现,细菌非编码小RNA (small non-coding RNA, sRNA)对其不同生理进程起到了重要的调控作用。随着大量sRNA被发现并鉴定,细菌sRNA的功能被逐步阐明,其可在转录后水平广泛调控细菌的生理代谢、毒力及耐药性等。本文综述了sRNA对细菌毒力和耐药性调控作用的研究进展,对揭示细菌转录后水平毒力及耐药性调控机制具有一定意义。     

细菌转录起始调控机制*

原核生物同一种群的每个细胞都是和外界环境直接接触的,它们主要通过开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件。所以,环境因子往往是调控的效应因子,必须严格调控转录来确保细胞对环境改变做出有效且充分的反应。原核生物基因的表达受多种因素的调控,而对于大多数细菌来说,调控基因表达的关键步骤是启动子识别和RNA聚合酶启动转录。在细菌的细胞中,可以通过调节RNA聚合酶的活性以及改变RNA聚合酶对启动子的结合来优化基因的转录过程以适应不同环境变化。总结了目前已发现的参与细菌细胞转录调节的各类因子,从这些因子对启动子的作用、RNA聚合酶的作用以及两者的相互作用等方面阐述它们调控基因表达的分子机制。总结多种基因调控的作用,加深对转录起始过程的认识,希望能对未来调控转录起始过程来实现目标基因的高效表达和不利基因的抑制表达提供思路,为以后的工业菌株改造提供依据。     

细菌小RNA抗营养应激调控功能的研究进展

细菌生存的环境复杂多变,经常处于营养元素过剩或缺乏的状态。因此,细菌必须及时准确地调节其基因表达以适应不断变化的营养环境,才能得以生存。小RNA(small RNA,s RNA)是近年来在细菌中发现的一类RNA调控子,在细菌应对营养应激的基因表达调控中发挥重要作用。就细菌s RNA的特点及其抗营养应激的作用进行综述。     

蛋白酪氨酸磷酸酶调控机制的研究进展

蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatases,PTPs)是真核细胞中参与磷酸化水平调节和信号转导的重要催化酶。PTPs的调控异常与肿瘤等众多疾病的发生有关。多种调控机制参与对PTPs功能和活性的调节,包括蛋白质磷酸化、蛋白质水解、小类泛素化修饰等等。对体内PTPs调控机制进行深入研究有助于为这些疾病的基因治疗提供更多有效靶标。现就PTPs的调控机制展开综述。     

黄单胞菌属细菌非编码小RNA的研究进展

黄单胞菌属(Xanthomonas)是一类能引起多种单子叶和双子叶植物感病的革兰氏阴性细菌,严重危害水稻、甘蓝、番茄、柑橘等多种作物,其入侵和增殖依赖于三型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)和其他毒素因子。细菌非编码小RNA能通过与靶m RNA互作,在转录后水平调控基因的表达,或直接与蛋白互作,影响细胞的各种生理功能。主要介绍了细菌非编码小RNA的分类、及其对细菌蛋白调节、生长代谢、基因转录以及毒力调控等方面的研究进展,并重点对黄单胞菌属细菌已鉴定的非编码小RNA及其生物学功能进行综述,以期为黄单胞菌引起的作物病害防控提供新的思路。