著名学者Cell利用群体感应解密非编码RNA调控作用

来自普林斯顿大学的研究人员发现特殊的非编码RNA能通过四种不同的方式调控群体感应过程，这一研究成果公布在Cell杂志1月8日在线版上。

　　

生物通报道：来自普林斯顿大学的研究人员发表了题为“A Qrr Noncoding RNA Deploys Four Different Regulatory Mechanisms to Optimize Quorum-Sensing Dynamics”的文章，发现特殊的非编码RNA能通过四种不同的方式调控群体感应过程，这一研究成果公布在Cell杂志1月8日在线版上。

领导这一研究的是普林斯顿大学Ned S. Wingreen教授和Bonnie L. Bassler教授，其中Bassler教授主要从事细菌交流研究，曾获得2002年麦克阿瑟基金会“天才奖”，2012年欧莱雅“世界杰出女科学家成就奖”，被称为能翻译细菌语言的科学家。

群体感应是指细菌判定其邻近有多少同类的方法。如果“菌”多势众，它们就会开始做正事或者捣蛋。例如，乌贼体内的数百万生物发光菌，可以决定同时发出荧光，使乌贼通体发亮，分散捕食者的注意力从而逃命。又如沙门氏菌，可能要等到集结成群后，才释放毒素致使其宿主患病；倘若细菌是侠客般的单打独斗而非军队似的集体作战，那么免疫系统会很容易地将它们清除掉。此外，研究者已经发现，细菌会应用群体感应来形成覆盖牙齿或侵蚀船壳的粘性生物膜，以及调节繁殖和孢子的形成。

1990年，Bassler在美国约翰-霍普金斯大学获得博士学位后，开始追随Silveman一道工作。她决定研究另一种发光的海洋细菌V.harveyi，以确认它的信号系统是否与 V.fischeri的相类似。她从制造突变细菌入手，破坏这个基因，改变那个基因，看看能不能伤到让细菌整体发光的基因。最后Bassler找到了V.harveyi的自诱导物及其受体的基因。

而在这篇最新文章中，Bassler等人则发现同源小分子RNA能在群体感应通路中发挥重要作用，他们将这些小分子RNA称为Qrr sRNAs，Qrr sRNAs能调控多种mRNA靶标，其中就包括编码群体感应的调控元件：luxR、luxM、luxO和aphA。

研究人员指出，Qrr3能利用四种不同的机制控制其特定靶标，首先Qrr3 sRNA能通过催化降解抑制luxR，或者通过耦合降解抑制luxM，还可以通过螯合作用sequestration抑制luxO，最后也能通过sRNA降解，曝露核糖体结合位点，从而激活aphA。

这些不同形式的调控作用将有助于Qrr3根据不同的需要调整调控方式，将这些实验结果与数学建模结合起来，研究人员得出结论，认为特异性的Qrr3调控机制将能有效的调控靶标mRNA的动力学，竞争机制，从而影响整个群体感应。

（生物通：张迪）

 Cell子刊文章解析自我识别行为

原文摘要：

A Qrr Noncoding RNA Deploys Four Different Regulatory Mechanisms to Optimize Quorum-Sensing Dynamics

Quorum sensing is a cell-cell communication process that bacteria use to transition between individual and social lifestyles. In vibrios, homologous small RNAs called the Qrr sRNAs function at the center of quorum-sensing pathways. The Qrr sRNAs regulate multiple mRNA targets including those encoding the quorum-sensing regulatory components luxR, luxO, luxM, and aphA. We show that a representative Qrr, Qrr3, uses four distinct mechanisms to control its particular targets: the Qrr3 sRNA represses luxR through catalytic degradation, represses luxM through coupled degradation, represses luxO through sequestration, and activates aphA by revealing the ribosome binding site while the sRNA itself is degraded. Qrr3 forms different base-pairing interactions with each mRNA target, and the particular pairing strategy determines which regulatory mechanism occurs. Combined mathematical modeling and experiments show that the specific Qrr regulatory mechanism employed governs the potency, dynamics, and competition of target mRNA regulation, which in turn, defines the overall quorum-sensing response.