《Journal of Bacteriology》：Diversity of bacterial degradosomes and degradosome-like networks
细菌RNA库的调控是一个允许在变化环境中生存和适应的基础且重要的过程。RNA降解是该调控的重要组成部分，部分由核心RNA降解体（core RNA degradosome）执行，该降解体是一种多蛋白复合物，由核糖核酸酶（ribonucleases, RNases）、RNA解旋酶以及有时包括中心碳代谢酶（central carbon metabolic enzymes）组成。本综述重点介绍了细菌各门（phyla）中降解体（degradosome）组成的多样性，以及稳定降解体与近期被识别的瞬时降解体样网络（transient degradosome-like networks, DLNs）之间的差异。此外，研究人员描述了关于降解体/DLNs的RNA靶标及亚细胞组织（subcellular organization）理解的进展。重要的是，研究人员讨论了RNA降解体/DLNs在生理相关应激（physiologically relevant stress）以及毒力（virulence）中的作用。本综述揭示了降解体/DLNs之间存在巨大的多样性，并强调该领域需要超越传统模式生物（traditional model systems），研究一系列细菌物种。
INTRODUCTION
DEFINING A DEGRADOSOME（降解体的定义）
细菌RNA丰度与功能的调控对生命至关重要，且RNA降解酶于1990年代中期在大肠杆菌（Escherichia coli）中被发现可物理相互作用。“降解体”（degradosome）这一术语用于描述这一执行RNA降解的多酶复合物。尽管最初在大肠杆菌中发现，降解体已在许多其他细菌物种中被描述。广义上，降解体结构包括一个作为主要内切核酸酶的支架，其余酶围绕其组装。支架核酸酶的相互作用组与降解体之间的界限略有任意性。通常，核心降解体由化学计量学数量的酶组成，而附属蛋白以亚化学计量数量存在。本文聚焦核心降解体。所有被研究的细菌似乎都具有某种形式的降解体，表明这是进化上有优势的特性，但组成和排列因物种而异。
BRIEF INTRODUCTION TO KEY CORE DEGRADOSOME ENZYMES（关键核心降解体酶简介）
为定义核心降解体，须识别相关蛋白，主要是核糖核酸酶（ribonucleases, RNases）、RNA解旋酶及中心碳代谢酶。内切核酸酶包括RNase E、RNase Y和RNase P，其中RNases E和Y常作为RNA降解的起始因子及降解体支架，通常但非总是通过内在无序区（intrinsically disordered regions, IDRs）实现。外切核酸酶进行进程性切割，PNPase、RNase II、RNase D和RNase R为3′至5′外切核酸酶，存在于一种或多种降解体中。RNase J为双功能酶，具有内切核酸酶和5′至3′外切酶活性，存在于某些生物中。大多数降解体RNA解旋酶属于DEAD-box家族，得名于D-E-A-D基序，为ATP依赖性。部分降解体还含有中心碳代谢酶，如烯醇化酶（enolase）、磷酸果糖激酶（phosphofructokinase）和乌头酸酶（aconitase）。这些酶在降解体中的角色尚不完全清楚。本文在先前综述基础上，强调近期进展。
DIVERSITY OF DEGRADOSOME COMPOSITION（降解体组成的多样性）
尽管降解体在功能上跨物种共享，其组成差异很大。为比较异同并评估保守机制，本文回顾四个已知信息细菌门类的降解体组成知识。
Proteobacteria（变形菌门）
许多变形菌物种已定义降解体。通常，变形菌利用RNase E的C端IDR作为支架，但幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）是例外。经典模型基于大肠杆菌，其中RhlB（RNA解旋酶）、烯醇化酶和PNPase结合于RNase E的C端IDR。较早研究使用C端截短体扰动降解体，但解释复杂，因为RNA结合也发生于C端IDR。近期研究使用RNase E特定基序突变体区分这些互作。其他γ-变形菌也有描述。小肠结肠炎耶尔森菌（Yersinia pseudotuberculosis）的降解体与大肠杆菌类似但缺乏烯醇化酶。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的降解体近期被定义，RhlB和PNPase结合于RNase E C端，另一解旋酶RhlE2结合于RNase E催化结构域，显示降解体并非总是完全由IDR支架化。RhlE比RhlB具有更高的ATPase活性，提示其为更高效的解旋酶，这可能解释了高GC含量生物为何含有RhlE。嗜冷假单胞菌（Pseudomonas syringae）Lz4W是首个鉴定出3′至5′外切核酸酶RNase R取代PNPase结合RNase E的降解体。RNase R对降解具有广泛二级结构的mRNA尤为重要，且其在大肠杆菌冷休克中诱导，提示其在低温环境中可能有利。在α-变形菌中，新月柄杆菌（Caulobacter crescentus）的降解体架构类似大肠杆菌，但含乌头酸酶而非烯醇化酶，RhlB结合于RNase E催化结构域而非IDR，并包含第二个3′至5′外切核酸酶RNase D。有趣的是，该菌编码RNase J，但不与降解体关联。相比之下，幽门螺杆菌的降解体仅含RNase J和RNA解旋酶RhpA。该菌编码RNase Y，但不在最简降解体中；RNase Y非必需，RNase J必需，符合RNase J在整体mRNA降解中作用更重要的观点。许多相似性与变形菌中降解体组成和排列相关，但差异可能源于不同环境选择压力。
Firmicutes（厚壁菌门）
与变形菌不同，厚壁菌不编码RNase E同源物。RNase Y被鉴定为功能等价物，首次在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中描述，其C端IDR支架化许多降解体互作。枯草芽孢杆菌降解体最初通过细菌双杂交及交联、免疫共沉淀和质谱鉴定，后由表面等离子共振验证，但包含所有组分的全复合物重构尚未展示。该降解体由RNase Y、PNPase、RNase J1、RNase J2、RNA解旋酶CshA、磷酸果糖激酶和烯醇化酶组成。近期研究提示可能有更多互作伙伴。金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的降解体包括额外酶RNase P（RnpA），其可通过与PNPase或烯醇化酶的单一结合位点与降解体关联。由于其在tRNA成熟和mRNA降解中的双重作用，RNase P抑制剂被研究作为潜在抗菌靶点。粪肠球菌（Enterococcus faecalis）的降解体近期通过CshA免疫沉淀及质谱和小尺度热泳法部分定义，提示厚壁菌中降解体组分和排列具有保守性，但需进一步验证。
Cyanobacteria（蓝细菌门）
与变形菌类似，蓝细菌编码RNase E，但其C端IDR较短且与大肠杆菌不同。因此，大肠杆菌降解体无法在蓝细菌RNase E上组装。鱼腥藻（Anabaena sp. PCC 7120）的降解体主要由RNase E催化结构域与其他蛋白互作组成，是一种独特排列。已鉴定伙伴包括烯醇化酶、CrhB（RNA解旋酶）、RNase II、RebA（RNase E抑制剂）和PNPase。蓝细菌RNase E在IDR内含有保守的PNPase结合基序。尽管在其他蓝细菌中尚未定义完整降解体，但集胞藻（Synechocystis sp. PCC 6803）中RNase E和PNPase均与RNA解旋酶CrhR在细胞质中共沉降，提示类似排列可能。此外，PNPase在该藻中与RNase J免疫共沉淀，提示PNPase具有招募核酸酶的枢纽样作用。需进一步研究。
Actinobacteria（放线菌门）
在结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）中，免疫沉淀和质谱预测RNase E、RNase J、PNPase和RNA解旋酶RhlE为降解体组分，但实验设计无法区分直接与间接或RNA介导互作。研究人员近期在耻垢分枝杆菌（Mycolicibacterium smegmatis）中通过纯酶的免疫共沉淀确认了若干蛋白间的直接互作，并通过荧光标记蛋白鉴定了体内共定位。RNase E被预测为支架，发现其通过两个IDR之一与另外三个组分直接互作。然而，PNPase也与其他三个组分直接互作，提示其可能也发挥枢纽样作用。分枝杆菌可能编码RhlE而非RhlB，因其为高GC含量生物，RhlE是更高效的RNA解旋酶。分枝杆菌是目前唯一已知在降解体中同时描述RNase E和RNase J的细菌属。
COMPARING STABLE DEGRADOSOMES AND DEGRADOSOME-LIKE NETWORKS（比较稳定降解体与降解体样网络）
在变形菌如大肠杆菌、霍乱弧菌（Vibrio cholerae）和新月柄杆菌中，可通过RNase E免疫沉淀从裂解物中纯化完整稳定的降解体。大肠杆菌降解体亦可在无RNA情况下由重组酶体外重构，从而定义了其化学计量学。蓝细菌种中亦通过免疫沉淀实验展示稳定降解体。多个研究突变或缺失已知参与互作的RNase E残基或结构域以测试降解体互作在mRNA和rRNA衰变或非标准生长条件中的重要性。然而，多个研究报道在枯草芽孢杆菌裂解物中需要化学交联才能检测降解体蛋白间的互作，而变形菌和蓝细菌降解体可在无交联情况下免疫沉淀。这导致枯草芽孢杆菌具有更瞬时的互作网络而非稳定降解体的假说。荧光蛋白定位实验显示RNase Y位于膜上，而其他酶位于细胞质，进一步支持瞬时互作。单分子追踪软件测量显示若干核心降解体蛋白与RNase Y瞬时互作。“降解体样网络”（degradosome-like network, DLN）这一术语被提出以更好描述枯草芽孢杆菌RNA降解机器的瞬时性质。在某些厚壁菌如变异链球菌（Streptococcus mutans）中，定义RNase J2互作组需要交联，但在其他如粪肠球菌和金黄色葡萄球菌中定义CshA互作组则不需要。近期一项研究能够在不使用化学交联的情况下通过免疫沉淀RNase Y定义枯草芽孢杆菌降解体。稳定降解体与DLN可能是连续体的两端。稳定降解体通常有一个蛋白作为枢纽，通过直接互作支架化所有其他蛋白。相反，迄今描述的DLN各有两个或更多蛋白作为枢纽。功能上，这意味着DLN在定位大多数DLN蛋白的互作中具有冗余性。因此，DLN更难以破坏，因为突变一个组分不一定破坏整个网络。这种冗余给定义DLN在RNA降解和应激耐受中的作用带来实验挑战。近期数据表明分枝杆菌具有类似于枯草芽孢杆菌的DLN而非稳定降解体。在结核分枝杆菌中，最初通过交联后免疫沉淀和质谱鉴定RNA降解蛋白间的互作，首次提示瞬时互作网络。在耻垢分枝杆菌中，裂解物免疫共沉淀未能拉下预测的降解体组分，而纯蛋白的体外免疫共沉淀可检测直接互作，后者是更敏感的方法。荧光标记降解体蛋白的体内定位模式与体外免疫共沉淀实验结果不完全一致，符合具有冗余系统的DLN。无法通过高效液相色谱或体外免疫共沉淀检测三组分复合物。删除耻垢分枝杆菌RNase E的C端IDR消除了其与其他主要降解体蛋白在体外的互作，但对体内mRNA降解速率影响很小，提示存在稳健的多枢纽RNA降解蛋白网络。
RNA IN DEGRADOSOMES（降解体中的RNA）
尽管RNA无疑对降解体至关重要，RNA招募和选择性机制尚不清楚。大量工作致力于鉴定降解体在不同RNA类型降解中的作用。
RNA recognition by RNase E（RNase E对RNA的识别）
在大肠杆菌经典模型中，RNase E起始RNA切割，然后RNA解旋酶解开二级结构，允许外切核酸酶完成进程性降解。这一观点得到分枝杆菌支持，其RNase E对RNA具有约27 nt的最小长度要求。由于RNase E对起始是必需的，大量工作致力于识别其靶标RNA。RNase E底物识别比共有序列基序更复杂，但已鉴定出一些显著序列模式，且因生物而异。RNase E优先在+2位具有尿嘧啶处切割，这在EC和鼠伤寒沙门菌（S. Typhimurium）中如此。尿嘧啶替换为假尿苷可阻止EC中的RNA切割，提示几何结构比氢键更重要。EC和沙门菌为GC平衡生物，因此优先在尿嘧啶前切割与转录组中尿嘧啶相对丰度相关。在结核分枝杆菌和耻垢分枝杆菌等高GC生物中，RNase E偏好在+1位具有胞苷处切割，大概由于转录组中胞苷丰度较高。尽管切割偏好与碱基丰度相关，二级结构对物种的影响更为一致。RNase E在EC、沙门菌、耻垢分枝杆菌和结核分枝杆菌中均优先切割单链区。结构分析提示EC RNase E含有自抑制口袋以实现变构自我调节。RNase E还含有5′端感应口袋，结合单磷酸后变构激活酶，允许高效切割。一些RNA无论5′端状态如何均被高效降解，因此EC中亦存在替代切割机制。类似地，分枝杆菌RNase E显示出对5′单磷酸化底物相对于5′三磷酸化底物的偏好。然而，近期一项研究显示，删除将5′三磷酸化末端转化为5′单磷酸化末端的酶对mRNA降解影响混合，提示5′端状态只是众多决定因素之一。总之，RNase E使用多种因素识别靶标RNA。
mRNA decay and degradosomes（mRNA衰变与降解体）
鉴于mRNA降解速率影响mRNA丰度及基因表达，大量工作评估了降解体在mRNA衰变中的作用。在大肠杆菌中，首先报道RNase E的C端IDR对高效mRNA降解是必需的。后续证据表明，删除伙伴蛋白结合位点对mRNA降解效率影响不大，但删除C端IDR内的RNA结合区域导致mRNA衰变缺陷。这提示RNase E的RNA结合比降解体组装对高效mRNA降解更重要。然而，RNase E C端缺失影响了部分而非全部与单独删除或突变PNPase、RhlB和烯醇化酶相同的mRNA，提示降解体组装对EC中部分而非全部转录本的衰变重要。RNase E被证明可在EC中变构激活RhlB，在耻垢分枝杆菌中激活RhlE1，显示降解体内RNase E-解旋酶互作不仅通过将酶拉近，还通过刺激解旋酶活性影响mRNA降解效率。有趣的是，在新月柄杆菌中，含有降解体的细菌核糖核酸蛋白体（bacterial ribonucleoprotein bodies, BR-bodies）被发现含有长且翻译不良的mRNA，且高效mRNA降解依赖于BR-body形成。在苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）中发现类似结果。因此，RNase E上组装降解体和结合RNA的C端IDR在变形菌中显然在高效mRNA衰变中发挥作用，但IDR多种功能的相对贡献尚未完全定义，且可能因生物而异。
rRNA decay and degradosomes（rRNA衰变与降解体）
尽管已知RNase E单独在rRNA成熟中起关键作用，但无明确证据表明降解体参与rRNA成熟，因此聚焦降解体在rRNA衰变中的作用。在大肠杆菌中，对纯化降解体结合的RNA进行Northern印迹揭示了主要范围为尺寸的rRNA片段。23S和16S rRNA片段占主导，也存在5S rRNA片段。体外纯化的降解体具有切割成熟rRNA的能力，这是营养限制过程中发生的。此外，阻止RNase E附着于细胞内膜上的突变导致降解体在50S rRNA颗粒中富集而非完整和关联膜蛋白，并导致20S和40S rRNA积累，提示核糖体组装依赖于降解体定位。核糖体内的rRNA对RNase E切割具有抗性，降解体附着于细胞膜似乎防止了对rRNA前体的浪费切割。降解体在大肠杆菌rRNA降解中起重要作用；然而，在其他生物中知之甚少。新月柄杆菌中含有降解体的BR-bodies排除rRNA，因此降解体介导的rRNA衰变可能因生物而异。
Roles of degradosomes in tRNA decay（降解体在tRNA衰变中的作用）
尽管RNase E在tRNA成熟中有已知作用，但降解体在tRNA降解中的作用不如mRNA或rRNA研究深入。然而，在霍乱弧菌中提出tRNA质量控制由降解体介导。tRNAs经历许多翻译后修饰，低修饰tRNAs被快速降解，而具有全长RNase E而非C端截短的菌株不如此，提示降解体在确保tRNA适当修饰中起重要作用。相比之下，降解体在tRNA衰变中的作用在其他生物中尚未展示。在大肠杆菌中，通过免疫沉淀纯化的降解体的Northern印迹未发现tRNA片段，且纯化的降解体在体外不降解tRNA。在新月柄杆菌中，tRNAs被排除在含有降解体的BR-bodies之外。总之，降解体参与tRNA衰变可能是生物特异性的，且迄今研究甚少。
sRNAs and degradosomes（sRNAs与降解体）
近期研究发现降解体可参与sRNA介导的基因调控。sRNA伴侣如Hfq和RNA结合蛋白如CsrA可结合sRNAs并招募RNase E降解特定mRNA。CsrA在EC中被发现存在于无膜区室并与RNase E共定位。这些区室包含额外降解体酶，并富集于两个含有CsrA结合位点的sRNAs CsrB和CsrC，它们是碳储存调控系统的一部分。该亚细胞区室可能是组装CsrA、sRNAs和降解体复合物的调控枢纽。在鼠伤寒沙门菌中，sRNA MicC通过与Hfq和RNase E关联促进ompD mRNA降解。RNase E C端对高效sRNA介导的衰变是必需的，提示降解体发挥作用，尽管难以区分C端在降解体组装和RNA结合中的作用。提出了降解体促进sRNA-mRNA双链体部分解链以允许RNase E高效降解的模型。未来工作将揭示该体系在其他生物中是否保守或是否存在替代机制。
SUBCELLULAR LOCALIZATION OF DEGRADOSOMES（降解体的亚细胞定位）
随着显微镜技术的发展，对降解体在细胞内定位的兴趣日益增长。在许多不同生物中，降解体或其酶组分被证明在细胞内形成焦点，这些常被认为是无膜细胞器。
Membrane localization of degradosomes（降解体的膜定位）
在某些生物中，降解体焦点定位于细胞膜内表面。EC RNase E含有膜靶向α-螺旋，导致降解体结合内膜并形成焦点。这些膜关联、短寿命的焦点源于RNase E膜靶向序列与内膜之间的许多弱互作被快速破坏和重组。用利福平阻断转录后，RNase E、PNPase和RhlB的扩散速率增加，提示降解体是mRNA依赖性的。为测试膜定位的生理学相关性，构建了膜靶向序列突变体以产生细胞质RNase E。细胞质突变体显示mRNA降解全局减慢，但仍可形成降解体。膜附着对RNase E稳定性、与调控因子互作及保护无核糖体转录本免过早降解是必需的。膜定位对适当降解体功能和RNA代谢很重要。转录与RNA降解的空间分离似乎一般限制编码细胞质蛋白的mRNA的共转录降解，而由于转录作用，编码膜和分泌蛋白的mRNA在膜附近转录，因此更易受共转录降解影响。此外，EC中RNase E的膜定位被证明可保护新生rRNA转录本免异常切割事件，从而促进适当rRNA成熟和核糖体组装。有趣的是，EC中CsrA形成的RNA结合蛋白焦点与RNase E焦点在膜上共定位，且CsrA焦点含有其他降解体酶。该发现展示了细胞内无膜区室的复杂性，以及这些区室并非孤立存在，而是可重叠和协调。这些CsrA区室也在肠炎沙门氏菌（Salmonella enterica）、Citrobacter rodentium和霍乱弧菌中被发现，但不在小肠结肠炎耶尔森菌中，提示许多但非全部γ-变形菌物种中存在招募sRNAs和mRNA进行降解的保守机制。尽管主要在EC中得到广泛研究，降解体定位到膜已在少数其他生物中展示。与EC RNase E类似，枯草芽孢杆菌RNase Y具有对体内膜定位重要的膜靶向结构域。此外，该膜靶向结构域对RNase Y二聚化、细胞活力和降解体组装很重要。令人惊讶的是，用利福平减少mRNA底物可用性并未显著改变RNase Y定位模式，与EC RNase E不同，且焦点数量增加。这提示枯草芽孢杆菌焦点可能与EC中代表活跃降解枢纽的本质不同。此外，并非所有枯草芽孢杆菌DLN蛋白都在膜上或与RNase Y定位，提示该生物也可能具有完全由RNase Y以外的蛋白支架化的细胞质DLN变体。在幽门螺杆菌中，降解体组分RNase J和RhpA利用静电和疏水相互作用独立于RNase Y定位于内膜。在稳定期，与对数期相比，RNase J焦点更少更小，提示降解体定位响应变化环境条件而受到调控。
Cytoplasmic localization of degradosomes（降解体的细胞质定位）
在某些细菌中，降解体焦点定位于细胞质中而不与膜关联。细胞质含降解体的焦点在新月柄杆菌中得到最稳健研究，提出了细菌核糖核酸蛋白体（BR-bodies）这一术语。这些BR-bodies被证明是由RNase E在细胞中形成的液-液相分离凝聚体。液-液相分离被认为被细菌用于形成无膜细胞器，将底物和酶聚集以允许生化反应快速进行随后快速解离。更具体地说，RNase E的内在无序C端负责体外（在新月柄杆菌和苜蓿中华根瘤菌中）和体内（在新月柄杆菌中）的液-液相分离。BR-bodies与数百种蛋白相关，但RNase E特异性地招募降解体蛋白至BR-bodies。此外，RNase E介导的PNPase招募至体外凝聚体刺激PNPase活性，为这一现象提供原理。有趣的是，含有破坏降解体结合的RNase E C端IDR突变的菌株显示降解体不是凝聚体形成所必需的，而是高效rRNA降解所必需的，提示RNase E起始降解，后续完全降解RNA步骤需要其他降解体蛋白，与EC中降解体介导降解的经典模型一致。最后，使用EC膜靶向序列将RNase E错误定位至内膜损害新月柄杆菌生长，凸显适当亚细胞定位的重要性。在耻垢分枝杆菌中，研究人员表明RNase E在细胞质中形成对利福平扩散的焦点，意味着这些凝聚体样小体在较低RNA底物可用性时溶解，类似于EC中含RNase E的小体。与新月柄杆菌不同，耻垢分枝杆菌RNase E的两个IDR均不能解释焦点形成。似乎存在冗余，使得移除一个组分不会破坏这些无膜区室，与酵母P-bodies中描述的一致，并符合多枢纽DLN。来自蓝细菌的证据显示，在Anabaena sp. PCC 7120中，RNase E和降解体RNA解旋酶CrhB在细胞质中通过荧光显微镜定位。这两种蛋白还被证明与DAPI染色共定位于类核，这与先前报道的新月柄杆菌类核中的降解体一致。有趣的是，新月柄杆菌BR-bodies被排除在类核外。这种降解体酶与DNA的空间组织可能提示这些生物中RNA合成与降解的协调调控。在EC中也有一些证据表明rRNA加工也发生于类核中，因为RNase III是rRNA前导序列定位于类核所必需的。此外，在集胞藻PCC 6803中，CrhR被发现存在于类囊体膜和细胞质中，并在细胞质组分中与降解体和多聚核糖体共沉降。因此，由于存在细胞质降解体的证据，集胞藻PCC 6803中类核共定位也可能存在且在蓝细菌中保守，这一观点需进一步验证。RNA已被证明是细菌类核的关键组分，可被某些RNases处理扰动；然而，EC中具有或不具有膜靶向序列的RNase E在类核动力学方面无差异，因此降解体相对于类核的作用可能是生物特异性的。
Degradosome foci as active degradation hubs（降解体焦点作为活跃降解枢纽）
最初尚不清楚含降解体的焦点是活跃RNA降解区域，还是用于隔离降解体以防止RNA降解的位点。体内调查显示，用利福平处理后，RNase E、PNPase和RhlB焦点在细胞中扩散，提供了降解体作为活跃mRNA降解位点的证据。由于翻译通常被认为通过核糖体物理阻断核酸酶接近转录本而保护mRNA免降解，翻译与降解体焦点之间的关系已被研究。用卡那霉素处理EC细胞可抑制翻译起始和多聚核糖体形成，导致更多RNase E位于内膜，提示RNase E活性依赖于多聚核糖体。然而，用氯霉素处理细胞可阻滞翻译延伸，导致更大、更稳定的RNase E焦点位于内膜。综合这些结果表明，RNase E捕获翻译活跃的多聚核糖体，因为抑制多聚核糖体形成导致膜上扩散RNase E信号增加，而抑制翻译延伸导致更刚性的膜定位点。在新月柄杆菌中，证实BR-bodies的组装需要RNase E，而其解离需要RNase E对RNA的切割，提示这些是活跃降解枢纽。与EC RNase E组装于多聚核糖体上相反，BR-bodies被证明特别降解翻译不良的mRNA，因此mRNA底物选择可能是生物特异性的。近期证据显示，新月柄杆菌中BR-bodies在对数期主动降解mRNA，且在营养限制的稳定期中变得更坚硬并发挥mRNA储存功能。通过对具有RNase E降解体结合位点缺失和完整C端缺失的菌株进行生长测定，降解体被证明为从稳定期恢复至指数期所必需。有趣的是，降解体在对数期向稳定期过渡中并非必需。该实验展示了降解体响应变化环境条件的调控作用。鉴于在活跃生长细胞中的大量证据，降解体焦点通常被认为是活跃RNA降解位点，但显然在某些情况下它们可发挥隔离和储存作用。可能由于非生长细胞中进行的研究较少，后者作用可能被低估。
Interplay between RNA localization and degradosome localization（RNA定位与降解体定位之间的相互作用）
定义活细胞内RNA的定位和动态在技术上的挑战比定义RNases更大，因此对转录组定位的知识更为有限。一些关键研究已使用荧光探针直接测量mRNA定位，而其他研究使用细胞质区室的差异分级分离后接RNA测序，邻近标记为该领域未来工作提供了有前景的可能性。本节上述工作提示，降解体定位与RNA定位之间的关系及其功能后果可能在细菌间差异很大。由于进一步讨论这些观点超出了本综述的范围，读者可参考其他综述。
DEGRADOSOMES DURING STRESS（应激期间的降解体）
尽管许多不同细菌物种中的降解体组成已在对数生长期生长条件下得到良好定义，但细菌经常面临应激条件并需要适应环境以生存。本文综述降解体在细菌冷休克和中心碳代谢相关应激适应中的作用。在某些情况下，已发现降解体的组成或组装状态在应激条件下发生变化，提示降解体被修饰以促进应激适应。在其他情况下，影响典型对数期降解体组装的突变被发现仅在应激条件下具有表型影响，提示降解体组装在对数期生长期间是 dispensable（可有可无的），但对适应应激很重要。
Degradosomes during cold shock（冷休克期间的降解体）
在冷休克期间，RNA有更高的倾向形成二级结构，因此RNA解旋酶在低温条件下的作用已被彻底研究。在大肠杆菌中，RNA解旋酶CsdA（也称DeaD）在冷休克期间被发现诱导并与50S核糖体亚基关联。典型降解体RNA解旋酶RhlB可在重构的降解体中被解旋酶CsdA和RhlE替代，为存在替代性应激诱导降解体提供了基础。进一步证据是，当EC细胞在15°C下生长时，CsdA与RNase E及其他降解体蛋白共纯化，得出替代降解体是应激反应机制的结论。在冷休克期间发现蓝细菌集胞藻PCC 6803中替代解旋酶的类似发现，其中典型RhlB被具有更高ATPase活性的RhlE替代，通过与RNase E的共纯化实验。RhlE的缺失或失活导致冷休克期间生长缺陷，这不能通过过表达RhlB来补偿。RhlB也在冷休克期间诱导，其缺失导致该应激因子期间RNA片段清除无效。这些发现共同提示RhlB和RhlE在冷休克期间具有不同的作用，可能在该应激条件期间存在多种降解体构象。在蓝细菌集胞藻PCC 6803中，仅鉴定出了一种RNA解旋酶CrhR，在冷休克或盐胁迫（两者均打断电子传递链）期间，其丰度增加。集胞藻PCC 6803的降解体尚未完全定义。基于与Anabaena sp. PCC 7120的同源性以及CrhR与RNase E、PNPase和多聚核糖体共沉降的发现，CrhR似乎是核心组分。尽管未直接测试，但我们可以推测蓝细菌中也可能存在替代降解体，其中应激期间解旋酶上调可能导致与降解体的更大关联。在幽门螺杆菌中，唯一的DEAD-box解旋酶RhpA在33°C而非37°C下生长是必需的。然而，RhpA的表达不受温度控制。总之，不同的RNA解旋酶在冷休克期间调节RNA降解中具有不同的作用，因此存在允许环境适应的不同降解体构象。
除了RNA解旋酶的作用外，降解体组装的重要性也在多种生物中于冷休克期间得到研究。在大肠杆菌中，分子伴侣蛋白DnaK被证明在冷休克期间与降解体关联，进一步支持了替代降解体的观点。在铜绿假单胞菌中，破坏降解体组装的RNase E突变导致冷休克期间生长缺陷，提示解旋酶需要在低温下靠近核酸酶以允许在RNA重新折叠前切割。这一结果意味着降解体对调节基因表达以允许细菌适应很重要。在金黄色葡萄球菌中，RNA解旋酶CshA在其C端具有IDR，该IDR对其与其他降解体组分的互作是必需的，缺失该区域仅导致低温下生长速率降低。在粪肠球菌中，单独删除两种降解体酶（RNA解旋酶CshA和RNase Y）不仅导致冷休克，还导致氧化应激、胆盐和低pH应激期间生长缓慢。RT-qPCR结果证实这些条件下CshA和RNase Y的表达增加，提示降解体促进非特异性应激反应。相比之下，在耶尔森菌中，PNPase敲除菌株而非破坏降解体组装的RNase E C端截短菌株在冷休克期间显示生长缺陷。然而，在有活性氧存在下，降解体组装对生长是必需的。尽管某些物种在冷休克期间可能需要降解体组装，但并非所有物种都是如此。本文在此展示了不同细菌利用的不同机制，使其能够在冷休克期间适应。
Degradosomes and carbon metabolism（降解体与碳代谢）
碳代谢与RNA代谢相关，因为碳相关应激期间mRNA稳定性发生改变，且许多降解体中存在中心碳代谢酶。在大肠杆菌中，烯醇化酶被证明是降解体的一部分，但其在RNA降解中的作用不如RNases或RNA解旋酶明显。在高葡萄糖培养基中，降解体对特定葡萄糖转运蛋白mRNA的高效降解是必需的。烯醇化酶本身被证明由于其在葡萄糖6-磷酸识别中的作用而为该高效降解所需。使用异-FRET，在高葡萄糖应激期间，烯醇化酶和RhlB被发现在体内比RNase E更接近。综合这些数据，提示在高葡萄糖生长条件下高效降解体组装至关重要。在大肠杆菌中还显示，删除RNase E的C端区域导致细胞无法在某些糖上生长，暗示降解体对环境营养变化的适应是必需的。在具有碳代谢酶的许多其他生物中，降解体与可利用营养物适应性之间存在潜在关联，这是未来工作的方向。有趣的是，碳饥饿被证明可导致大肠杆菌和耻垢分枝杆菌中mRNA全局稳定。近期研究显示，碳饥饿改变了荧光标记降解体蛋白的亚细胞定位模式，提示在导致mRNA稳定的条件下降解体蛋白互作被破坏。由于mRNA合成和降解的能量成本很高，拆解降解体是在碳应激期间节省能量以生存的另一种适应机制。碳饥饿期间降解体的适应性已在文中说明。
DEGRADOSOMES AND VIRULENCE（降解体与毒力）
由于降解体可影响基因表达，且致病细菌在感染期间基因表达谱经常改变，降解体已在多种不同病原物种中被研究其参与毒力的情况。例如，在铜绿假单胞菌中，减少RNase E RNA结合的突变导致大蜡螟（Galleria mellonella）幼虫感染模型中幼虫存活率增加，而破坏RNase E伙伴蛋白结合的突变无影响。因此，在该生物中，RNA结合对毒力的影响大于降解体组装。使用相同感染模型测定的粪肠球菌中，若干降解体组分（包括RNase Y、CshA和RNase J2）被证明是毒力的重要贡献者。与此一致，RNase J2此前被证明参与菌毛和biofilm（生物膜）形成，两者均有助于定植宿主组织以及控制毒力因子基因gsl的表达。在幽门螺杆菌中，在仍可结合其降解体伙伴RhpA的条件下耗尽RNase J，导致编码毒力因子脲酶（urease）和CagA的转录本稳定，与其在整体mRNA和反义RNA降解中的作用一致。大肠杆菌中，来自肠细胞消减（Locus of Enterocyte Effacement, LEE）致病岛的RNA在早期与晚期间歇期之间被发现于含有降解体和CsrA的无膜区室中。这暗示降解体在响应宿主内变化环境条件调节毒力中发挥作用。总之，降解体酶在毒力中起关键作用，通常通过调节具有已知感染作用的转录本间接发挥作用。因此，降解体酶未来可能成为多种细菌病原体的有前景的药物靶点。
CONCLUSION（结论）
所有细菌必须调控其RNA池，尤其是在响应不断变化的环境期间，降解体是RNA降解过程这一调控的重要贡献者。尽管降解体组成因物种而异，其在快速RNA周转中的功能是必需的。该领域仍存在许多悬而未决的问题，这些问题可能在不久的将来被研究人员解决。尽管传统模式生物提供了关于降解体的大量信息，但其他生物的工作揭示了降解体组成、结构、定位和作用中的巨大可变性。模型生物的发现应用于其他感兴趣细菌的程度存在局限。因此，研究人员强调由于细菌降解体之间存在巨大的多样性，在感兴趣体系中研究降解体的重要性。
