RNase III与RNase J调控链霉菌初级代谢与次级代谢网络的分子机制研究

本文揭示了RNase III和RNase J在链霉菌（Streptomyces venezuelae）发育和代谢调控中的关键作用。通过转录组学分析发现，这两种核糖核酸酶通过调控BldD调节子、PhoP磷酸盐摄取系统和核糖体蛋白mRNA降解，协调多细胞发育与抗生素（如氯霉素）生产的时序控制。研究首次证实RNase III直接靶向phoU 3'UTR，而RNase J特异性降解核糖体蛋白转录本，为理解细菌RNA代谢网络提供了新视角。

　　在形态复杂且代谢多样的链霉菌中，RNA代谢通过核糖核酸酶（RNases）介导的RNA加工与降解实现基因表达调控。本研究以Streptomyces venezuelae为模型，系统解析了双链RNA特异性内切酶RNase III和5'→3'外切酶RNase J在协调发育与代谢中的分子机制。

发育调控网络的异常
转录组分析显示，Δrnc和Δrnj突变株中BldD调节子成员（如bldM、bldN）显著上调，而c-di-GMP合成酶（cdgC/cdgE）和磷酸二酯酶（rmdB）表达异常。值得注意的是，两种突变株均出现菌丝体表面蛋白（chaplin/rodlin）基因的提前激活，但通过基因敲除实验证实这些蛋白并非Δrnc突变体"剥离"表型的主因。

营养摄取与代谢重编程
氮同化相关基因（glnA/amtB）在突变株中受GlnR正调控而上调，而PhoRP双组分系统则下调。通过构建PhoP磷酸化模拟突变体（D52E），发现RNase III缺失导致的氯霉素产量增加可被PhoP过表达逆转，暗示PhoP介导的磷酸盐信号通路与抗生素生产存在直接关联。RNA诱导实验首次证实RNase III直接靶向phoU 3'UTR的稳定茎环结构，该区域在Δrnc突变体中积累。

核糖体生物合成的双路径调控
RNase J诱导实验揭示其特异性降解14种核糖体蛋白转录本（如rpsO编码30S亚基S15），而RNase III则通过16S rRNA前体加工影响核糖体组装。两种酶可协同降解特定转录本：RNase III在rnc自身mRNA和rspO-pnp操纵子内部切割产生5'单磷酸化末端，为RNase J提供降解底物。

代谢与翻译的全局影响
突变株表现出类似严谨反应的代谢特征：氮限制相关基因激活、tmRNA（ssrA）水平升高以及抗生素生物合成基因簇（如氯霉素）的提前表达。特别在Δrnj突变体中，核糖体蛋白mRNA的异常积累可能导致翻译机器失衡，进而通过未知机制增强次级代谢产物合成。

该研究阐明了RNases通过分层调控网络整合环境信号（如磷酸盐/氮源）与细胞进程（发育/代谢）的分子框架，为理解放线菌复杂生命周期的转录后调控提供了新范式。