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为探究古菌基因表达调控机制,研究发现其多样转录后调控策略,对理解古菌生存适应意义重大。
在遗传信息从 DNA 传递到蛋白质的过程中,基因表达在几个关键阶段受到严格调控。转录后调控(Post-transcriptional regulation)为精确且快速地控制基因表达提供了大量机制,确保细胞存活和环境适应。越来越多的证据表明,作为生命第三域的古菌(Archaea),会采用多种转录后调控策略来控制基因表达,这些策略涉及独特的 RNA 结合蛋白和小非编码 RNA(sRNA)。这篇综述总结了目前对古菌转录后调控理解的最新进展,重点聚焦于其过程、机制、生理意义,以及关键元件,如 sRNA、5'- 非翻译区(5'-UTR)或 3'- 非翻译区(3'-UTR)、RNA 结合蛋白(RBP)或伴侣蛋白、核糖核酸酶(ribonucleases),强调了它们在优化古菌基因表达以适应生存和环境响应方面的关键作用。
古菌的转录后调控支撑着关键的生理过程,包括代谢、应激适应、生长、形态形成、群体运动、转座子移动、生物膜形成以及微生物群落动态变化。其关键机制涉及 sRNA、RNA 加工、5'-UTR 顺式作用元件、RNA 伴侣蛋白和核糖核酸酶。古菌的 sRNA 展现出新颖的作用模式,比如顺式和反式双重靶向、靶向 mRNA 的 3'-UTR、源自 tRNA 片段,以及将锌转运与成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)系统联系起来。在古菌中发现的全基因组 mRNA 加工事件,调控着核糖体蛋白的表达和化学计量、甲烷代谢以及冷适应过程。无论是合成的还是天然的功能性 5'-UTR 核糖开关,都能调节古菌基因表达。RNA 伴侣蛋白和核糖核酸酶在古菌转录后调控中也至关重要。