《細菌信使RNA非翻譯區衍生小RNA的生物學功能研究》是依託復旦大學，由王川擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：細菌信使RNA非翻譯區衍生小RNA的生物學功能研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王川
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與真核生物miRNA等具有調控作用的非編碼RNA類似，原核生物非編碼小RNA(sRNA)也可以在轉錄後水平調控靶基因的表達，從而在許多生物學過程中發揮重要作用。傳統觀點認為sRNA是獨立編碼和轉錄的基因，有獨立的啟動子、轉錄起始和終止位點。新近研究和我們前期結果卻發現，鼠傷寒沙門氏菌中一些sRNA可以通過RNA酶剪下的方式從mRNA的非翻譯區衍生出。分析這些sRNA的序列發現它們具有保守的序列和二級結構，提示其可能有重要的生物學功能。因此，我們提出細菌mRNA可以通過RNA酶剪下衍生出sRNA來調控相關生物學過程的科學假設。本課題將選取兩個鼠傷寒沙門氏菌mRNA衍生出的sRNA，使用RNA分子生物學等研究手段，結合RNA測序技術，研究sRNA衍生的分子機制、生物學功能、與母體基因生物學功能的聯繫等。本課題的研究成果不僅可以闡明所選取sRNA的生物學功能，而且將豐富對細菌mRNA功能的認識。
結題摘要
細菌小RNA(sRNA)可以在轉錄後水平調控靶基因的表達，從而在許多生物學過程中發揮重要作用。傳統觀點認為sRNA是獨立編碼和轉錄的基因， 新近研究和我們前期結果卻發現，鼠傷寒沙門氏菌中一些sRNA可以通過RNA酶剪下的方式從mRNA的非翻譯區衍生出。分析這些sRNA的序列發現它們具有保守的序列和二級結構，提示其可能有重要的生物學功能。因此，我們在項目申請書中提出細菌mRNA可以通過RNA酶剪下衍生出sRNA來調控細菌生物學過程的科學假設。 我們在本項目的資助下，選取鼠傷寒沙門氏菌硝酸鹽轉運蛋白編碼基因narK mRNA3’ UTR 衍生出的sRNA NarS ，對其調控基因、調控機制和生理學意義進行了深入的研究。我們發現：1. sRNA NarS特定性的在細菌進入無氧狀態的初期高表達；2.NarS是由Gram陰性菌中最重要的RNA內切酶RNase E剪下narK mRNA而衍生的。RNase E的失活可以直接導致NarS的表達缺陷；3. NarS可以直接與靶基因、細菌亞硝酸鹽轉運蛋白nirC mRNA的核糖體結合位點SD序列結合而抑制其翻譯；4. 靶基因nirC位於operon nirB-nirD-nirC-cysG的中間；但NarS的調控作用只限於nirC；前後其它三個基因nirB、nirD以及cysG無論是在蛋白水平還是mRNA水平都沒有受到調控；5. 全長的 nirB-nirD-nirC-cysG mRNA經過了未知機制的轉錄後調控，被處理成 nirB-nirD以及nirC-cysG兩個片段。這一處理過程是RNase E非依賴性的。通過過表達sRNA NarS並檢測nirB-nirD以及nirC-cysG兩個片段的表達，我們懷疑可能與NarS誘導的轉錄終止(transcription termination)有關；6.位於nirD基因翻譯終止子末端的U鹼基序列對於下游約200鹼基的NarS-nirC配對序列的調控起決定作用。7：細菌通過sRNA NarS來維持無氧呼吸初期胞內亞硝酸鹽濃度的平衡。 通過本項目的實施，我們證實了細菌mRNA的雙重功能：翻譯蛋白質和作為非編碼RNA的衍生前體；同時佐證了兩種功能之間的協同作用的生物學聯繫，解釋了細菌基因轉錄後調控的新機制及其在無氧呼吸中的作用。
