细菌中A-to-I mRNA编辑通过调控蛋白序列和二硫键形成影响HokB毒素功能

本研究揭示了细菌中A-to-I mRNA编辑通过将HokB毒素第29位酪氨酸(Y29)突变为半胱氨酸(C29)，显著增强其毒性并影响二硫键形成。研究人员利用质粒共表达系统结合质谱分析，首次在蛋白水平证实细菌RNA编辑可改变蛋白序列，发现编辑后的HokB通过C29-C46分子内二硫键改变功能，诱导细菌死亡或提前进入稳定期。该发现拓展了对RNA编辑在细菌中的生物学认知，为毒素-抗毒素系统调控提供了新机制。

　　

在生命科学领域，RNA编辑一直被认为是真核生物特有的遗传信息调控机制。其中，腺苷至肌苷(A-to-I)的mRNA编辑在神经发育、免疫调控和癌症进展中发挥关键作用。然而，长期以来细菌被认为缺乏这种精细的调控方式。直到近年，Ben-Gurion大学等机构的研究团队在《Nucleic Acids Research》发表突破性发现，首次证实细菌中的tRNA特异性腺苷脱氨酶(TadA)不仅能编辑tRNA，还能介导mRNA编辑，进而影响蛋白质功能。

这项研究聚焦于大肠杆菌(Escherichia coli)的HokB/sokB毒素-抗毒素系统。HokB是一种膜定位毒素，其表达受(p)ppGpp信号分子调控，可导致膜电位崩溃和多药耐受性。前期研究发现，HokB转录本在Tyr29密码子处存在高达90%的A-to-I编辑，理论上可将酪氨酸(TAC)变为半胱氨酸(TGC)。但这一编辑是否真正影响蛋白序列和功能？其分子机制如何？这些问题亟待解答。

研究人员采用多技术联用策略：通过构建可诱导表达系统比较编辑与非编辑HokB变体的功能差异；利用膜蛋白富集结合Western blot分析二硫键形成；采用质谱直接验证编辑导致的氨基酸改变；通过基因敲除(△dsbA/△dsbC)阐明硫氧还蛋白系统的作用；并在致病性大肠杆菌和志贺氏菌中验证编辑的保守性。

研究结果部分，"A-to-I mRNA编辑可影响细菌蛋白质序列和功能"小节显示，当共表达TadA时，质粒编码的hokB转录本编辑率达89.4%，质谱直接检测到C29的存在。表达编辑版HokB(C29)导致强烈生长抑制，而对照仅引起轻微毒性。

"DNA编码的半胱氨酸对编辑后HokB毒性至关重要"部分发现，C14S和C46S突变能消除编辑依赖性毒性，而C9S则无影响。Western blot分析揭示，编辑导致C29与DNA编码的C46形成分子内二硫键，当C46突变为丝氨酸时，C29转而与其他蛋白形成分子间二硫键。

"体内二硫键形成对编辑后HokB毒性至关重要"实验表明，△dsbA菌株中编辑HokB的毒性消失，而回补DsbA后毒性恢复，证实硫氧还蛋白氧化还原酶的关键作用。

特别值得注意的是，高表达编辑HokB可杀死99.7%的细菌，而低表达则促使细菌提前进入稳定期。这种剂量依赖性效应暗示RNA编辑可能是细菌应对环境压力的"分子调光开关"。

该研究首次在细菌中建立了从RNA编辑到蛋白质功能改变的完整证据链，揭示了A-to-I编辑通过调控二硫键形成影响毒素功能的新机制。在致病性大肠杆菌和志贺氏菌中保守的编辑现象，更提示其在细菌适应性中的普遍意义。这项工作不仅拓展了对RNA编辑进化起源的认知，也为开发新型抗菌策略提供了潜在靶点。