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综述:细菌双功能小RNA编码的小蛋白概述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月20日 来源:Non-coding RNA Research 5.9
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这篇综述系统梳理了细菌双功能小RNA(sRNAs)编码的小蛋白(<50aa)的生理功能与调控机制,涵盖10种已鉴定的双功能sRNAs(如RNAIII/SgrS/SR1等)及其编码的毒素(如δ-溶血素)、代谢调节因子(如SgrT/AzuC)等,揭示了这类"RNA-蛋白"双功能分子在细菌毒力、碳代谢(PtsG/GltA通路)、RNA降解(RNase J1/Y)及抗生素耐药(SmeAB泵)中的关键作用,为细菌调控网络研究提供了新视角。
细菌中的"双面特工":小RNA编码的小蛋白大作用
毒素篇
金黄色葡萄球菌的RNAIII是首个被发现的双功能sRNA,其编码的26aa δ-溶血素(Hld)通过破坏宿主细胞膜发挥溶细胞作用。有趣的是,Hld的翻译比RNAIII转录延迟1小时,暗示其3'端存在翻译抑制结构。同属的PSM-mec则是由157nt sRNA编码的22aa细胞毒素,其半胱氨酸残基对维持功能至关重要,能促进生物膜形成并帮助细菌逃避免疫攻击。酿脓链球菌的Pel RNA(459nt)不仅调控毒力基因,还编码53aa的链球菌溶血素S,经剪切后形成30aa活性肽,赋予菌株特征性β溶血表型。
糖代谢调控高手
肠道细菌中的227nt SgrS sRNA是应对葡萄糖-磷酸应激的"多面手":其5'端编码43aa的SgrT蛋白直接结合葡萄糖通透酶PtsG,阻断葡萄糖转运;而其中段保守区则通过碱基配对靶向mRNA实现转录后调控。这种"双管齐下"的策略能快速缓解代谢压力。大肠杆菌的AzuCR(164nt)更绝——其编码的28aa两亲性螺旋蛋白AzuC结合甘油-3-磷酸脱氢酶GlpD,通过促进酶与膜结合来增强活性,在酸性环境下重塑磷脂代谢。
RNA降解加速器
枯草芽孢杆菌的SR1(205nt)和SR7(185/285nt)分别编码39aa的SR1P和SR7P,展现了精妙的"酶活性调控术":SR1P与糖酵解酶GapA结合,促进其与RNase J1互作增强RNA降解;而SR7P则招募烯醇酶结合RNase Y,形成无RNA依赖的降解复合体。这两种小蛋白通过"劫持"代谢酶来调控RNA稳定性,为细菌环境适应提供快速响应机制。
中枢代谢与基因调控
霍乱弧菌的VcdRP(306nt)编码29aa的VcdP,像一把"代谢钥匙"激活柠檬酸合成酶GltA,提升TCA循环通量。而大肠杆菌Spot 42 sRNA(109nt)在高温下翻译出15aa的SpfP,这个迷你调节蛋白竟能结合转录因子CRP,通过干扰其与RNA聚合酶互作来抑制非优先碳源利用基因。最令人称奇的是苜蓿中华根瘤菌的rnTrpL(110nt),其14aa肽peTrpL在四环素存在时参与形成抗生素依赖的核糖核蛋白复合体(ARNP),通过 destabilizing rplU-rpmA mRNA 同时激活SmeAB外排泵表达,展现"一肽多用"的进化智慧。
挑战与展望
尽管已有10种双功能sRNA被鉴定,但小ORF注释(如非AUG起始密码子识别)、小蛋白检测(<10kDa质谱漏检)和功能解析(如瞬时蛋白互作捕获)仍是技术瓶颈。随着核糖体图谱、共纯化技术(如SPA/FLAG标签)的发展,以及PhrS、VR-RNA等候选分子的验证,这个"RNA-蛋白"双功能世界必将展现更丰富的调控图景。这些发现不仅拓展了对细菌适应性认知,更为合成生物学提供了精准调控元件——或许未来能设计出同时靶向mRNA和蛋白的"智能调控开关"。
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