发现小RNA在沙门氏菌感染中的新作用

沙门氏菌是食源性病原体，每年感染数百万人。为此，这些细菌依赖于一个复杂的基因和基因产物网络，使它们能够感知环境条件。在一篇新论文中，研究人员研究了帮助沙门氏菌表达其毒力基因的小RNA的作用。

这种细菌首先使用称为3型分泌系统的针状结构侵入肠道细胞，从而感染人类。这种结构将蛋白质直接注入细胞，引发一系列引起炎症的变化，并最终导致腹泻。编码该系统的基因以及入侵所需的其他基因位于称为沙门氏菌致病性岛1的DNA区域。

“SPI-1需要得到很好的控制，”Vanderpool实验室的研究生、该研究的第一作者SabrinaAbdulla说。“如果不制造3型分泌系统针头装置，沙门氏菌就不会引起感染，如果制造过多的针头装置，就会使沙门氏菌生病。”

SPI-1由广泛的监管网络控制。首先，三个转录因子：HilD、HilC和RtsA，都控制着它们自己和彼此的DNA表达。它们还激活另一种转录因子HilA，后者激活其余的SPI-1基因。如果这还不够复杂，SPI-1还需要感知各种环境线索并调整其基因的表达才能感染宿主。

“很长一段时间以来，我们就知道有很多环境因素会影响沙门氏菌的基因调控。但是，我们不知道是如何发生的。那时研究人员开始研究小RNA，”阿卜杜拉说。

小RNA在决定基因在细菌细胞中的功能方面起着至关重要的作用。通常，这些分子要么与蛋白质相互作用，要么与携带制造蛋白质指令的mRNA相互作用。因此，sRNA会影响多种细菌功能，包括毒力和对环境的反应。

在本文中，研究人员研究了调节hilDmRNA的sRNA，特别是mRNA上称为3'非翻译区的序列，该mRNA的一部分不参与制造HilD蛋白。在细菌中，3'UTR通常有50-100个核苷酸长。然而，hilDmRNA的3'UTR长度为300个核苷酸。

“我工作的出发点是观察到当我们删除3'UTR时，hilD基因的表达增加了60倍，”Abdulla说。“然后我们决定寻找可能与该区域相互作用的sRNA。”

研究人员确定，尽管sRNASpot42和SdsR都可以靶向3'UTR，但它们作用于不同的区域。“这一结果表明整个3'UTR对监管很重要，”阿卜杜拉说。“我们发现sRNA可以稳定hilDmRNA并保护它不被降解。”

“这么长的3'UTR还没有得到很好的研究。随着更多的基因组研究，人们越来越意识到这些更长的区域的存在并且它们对于调节很重要，”Abdulla说。

研究人员还使用小鼠研究了Spot42和SdsR是否会影响沙门氏菌引起感染的方式。他们进行了小鼠竞争试验，引入了缺乏sRNA的突变细菌和含有sRNA的细菌，以观察哪些菌株存活并引起感染。“我们发现，当sRNA被删除时，细菌无法在宿主中存活。我们还表明，sRNA在帮助SPI-1侵入宿主细胞方面发挥了作用，”Abdulla说。

“现在我们知道sRNA通过它们对hilD3'UTR的调节作用在控制SPI-1中发挥重要作用，我们想在两个方向上扩展我们的研究。我们想更多地了解如何，在分子水平，sRNAs影响hilDmRNA水平。我们还想更好地了解sRNAs如何参与调节其他重要SPI-1基因的表达，”微生物学教授CariVanderpool(MME/IGOH)说。

该研究“SmallRNAsactivateSalmonellapathogenicityisland1bymodulatingmRNAstabilitythroughthehilDmRNA3'UTR”发表在《细菌学杂志》上。