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在细菌致病机制研究中，RNA 结合蛋白 CsrA 虽对调控细菌毒力至关重要，但其与 mRNA 互作机制不明。研究人员以肠致病性大肠杆菌（EPEC）等为模型，发现 CsrA 形成无膜区室，可调控毒力基因表达。这为理解细菌致病机制提供新视角。
在细菌的微观世界里，一场关乎生存与致病的 “暗战” 正在上演。肠致病性大肠杆菌（EPEC）和肠出血性大肠杆菌（EHEC），这些隐匿在食物中的 “杀手”，通过 Ⅲ 型分泌系统（T3SS），将大量效应蛋白注入宿主细胞，引发一系列严重的健康问题。而在这一过程中，RNA 结合蛋白碳储存调节蛋白 A（CsrA）起着关键作用。它如同一个神秘的 “指挥官”，调控着众多基因的表达，进而影响细菌的毒力。然而，CsrA 与 mRNA 之间的相互作用却像是一团迷雾，被众多因素干扰，其背后的机制一直未被完全揭示。这不仅限制了我们对细菌致病过程的理解，也为防控相关感染带来了阻碍。为了揭开这层神秘的面纱，来自以色列耶路撒冷希伯来大学的研究人员展开了深入的探索。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解细菌毒力调控机制带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是构建融合蛋白与突变菌株，将 gfp 基因与 csrA 融合，构建表达 CsrA - GFP 融合蛋白的菌株，以及通过突变 csrA 基因构建 RNA 结合缺陷型菌株；二是采用显微镜技术，包括荧光显微镜和免疫荧光显微镜，观察蛋白定位与细胞形态；三是进行蛋白质组和转录组分析，利用 LC - MS/MS 分析 CsrA 无膜区室的蛋白质组成，通过 RNA - seq 分析相关 RNA。
CsrA 焦点的形成：研究人员通过构建 csrA - gfp 融合基因，在 EPEC 中表达 CsrA - GFP 融合蛋白。利用荧光显微镜观察发现，CsrA - GFP 形成了独特的焦点结构，且这种焦点在细胞分裂时会传递给一个子细胞。进一步研究发现，除耶尔森氏菌假结核亚种外，沙门氏菌、柠檬酸杆菌和霍乱弧菌等多种病原菌中也存在类似的 CsrA 焦点，表明这一现象在细菌中具有保守性和普遍性。
CsrA 在焦点与细胞质间的平衡：随着 EPEC 培养密度的增加，CsrA 焦点逐渐形成且尺寸显著增大。通过监测 CsrA - GFP 在焦点和细胞质中的相对荧光强度，发现生长过程中 CsrA 在这两个区室的分布发生明显变化，即 CsrA 在焦点中的浓度不断升高，而细胞质中的浓度保持较低且稳定。
CsrA - RNA 相互作用驱动焦点形成：CsrA 作为同二聚体与 RNA 结合发挥功能。研究人员构建了共表达野生型和 RNA 结合缺陷型 CsrA 的二倍体菌株，结果显示 RNA 结合缺陷型 CsrA（如 CsrAR44A）无法形成焦点，表明 CsrA 与 RNA 的相互作用是焦点形成的主要驱动力。
CsrA 与多价 sRNAs 的相互作用促进焦点形成：CsrB 和 CsrC 是含有多个 CsrA 结合位点的小 RNA（sRNAs），研究人员通过构建表达 MS2 - GFP 和标记有 MS2 结合序列的 CsrB、CsrC 的菌株，利用显微镜观察发现，CsrB 和 CsrC 均定位于 CsrA 焦点。进一步研究表明，CsrB 对焦点形成起主要作用，缺失 csrB 基因会显著减少焦点形成，而 CsrC 在焦点形成中似乎并非必需。
CsrA 凝聚体包含降解体成分：研究人员建立了纯化 CsrA 焦点的方法，并通过 LC - MS/MS 分析其蛋白质组成，发现其中富含核糖核酸酶 E（RNase E）等降解体成分。通过构建表达 CsrA 和 RNase E 融合荧光蛋白的菌株，证实了 CsrA 焦点与 RNase E 的共定位，且 CsrA 焦点形成不依赖于 RNase E 的 C 末端。
CsrA 焦点包含特定的 sRNAs 和 mRNAs：对纯化的 CsrA 焦点进行 RNA - seq 分析，发现其中富含 CsrB、CsrC 等 sRNAs 以及参与代谢、铁摄取和毒力相关的 mRNAs。但拥有 CsrA 结合位点并不一定能使 RNA 被招募到焦点中，且 mRNAs 在焦点中的存在与 CsrA 依赖的抑制作用相关。
CsrA 从支持到抑制 T3SS 表达的转变：监测 EPEC 在不同生长阶段中 LEE1 编码的 Ler 和 LEE4 编码的 EspD 的产生情况，发现早期生长阶段 Ler 产生不受 CsrA 影响，而 EspD 的产生依赖于 Ler 和 CsrA；在后期生长阶段，Ler 水平在 CsrA 依赖的方式下降低，同时 EspD 产生也受到抑制，T3SS 功能失活，EPEC 感染性下降。
CsrA 和 CsrB 在 ler 抑制中的协同作用：通常认为 CsrB 通过与靶 mRNA 竞争结合 CsrA 来抑制其活性，但研究发现，在早期对数生长期异位过表达 CsrB，不仅没有拮抗 CsrA 对 Ler 的抑制作用，反而协同增强了这种抑制，进而降低了 EPEC 的感染性。
研究结论表明，CsrA 在多种病原菌中形成无膜区室，其形成的驱动力是 CsrA 与 CsrB 的相互作用。这个无膜区室包含 CSR 系统和降解体成分，以及特定的 sRNAs 和 mRNAs。病原菌利用 CsrA 焦点生物发生的动态变化，从支持毒力的模式转变为抑制毒力的模式。这一发现为理解细菌致病机制提供了新的视角，揭示了一种广泛存在于细菌中的潜在调控策略。同时，研究也指出，虽然目前明确了 CsrA 焦点区室的基本运作原理，但焦点依赖的调控全貌以及相关 sRNAs、CSR 和降解体成分如何协同重塑基因表达仍有待进一步研究。该研究为未来开发针对细菌感染的新型治疗策略提供了理论基础，有望推动抗菌药物研发和感染性疾病防治领域的发展。
