何宇婷 陳茶 黃彬★

在不斷變化的環(huán)境中，細(xì)菌遇到各種各樣的生存壓力，如溫度、pH、抗生素、需氧和厭氧環(huán)境、離子濃度及營(yíng)養(yǎng)等。為了適應(yīng)環(huán)境變化，細(xì)菌通過(guò)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)基因表達(dá)來(lái)對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)。近年來(lái)，通過(guò)高密度平鋪矩陣和RNA測(cè)序等技術(shù)對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)分布在細(xì)菌基因組中的非編碼小RNA（small non?coding RNA，sRNA）發(fā)揮了重要作用［1］。sRNA作為具有獨(dú)特特性和功能的一類RNA可幫助細(xì)菌快速地對(duì)環(huán)境變化做出應(yīng)答，相對(duì)于蛋白質(zhì)的調(diào)控作用更加經(jīng)濟(jì)有效。本文對(duì)sRNA的分類、作用機(jī)制和環(huán)境脅迫下sRNA對(duì)基因的表達(dá)調(diào)控進(jìn)行綜述，以期對(duì)細(xì)菌sRNA提供全面認(rèn)識(shí)，有助于進(jìn)一步揭示基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和生物適應(yīng)性進(jìn)化等生命過(guò)程。

1 sRNA的分類

細(xì)菌sRNA的長(zhǎng)度約為50～500個(gè)核苷酸，其編碼基因位于基因間區(qū)域，約2%～12%的基因間區(qū)域編碼sRNA［2］。親緣關(guān)系較近的菌屬成員之間sRNA序列具有保守性，sRNA開(kāi)始于一段能折疊成穩(wěn)定莖環(huán)結(jié)構(gòu)的序列，終止于不依賴Rho的轉(zhuǎn)錄終止子［3］。sRNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)有利于維持分子穩(wěn)定性，使sRNA比mRNA更加穩(wěn)定。

根據(jù)sRNA生物學(xué)功能和作用機(jī)制的不同，可將其分為3類：①具有看家功能的sRNA；②影響蛋白質(zhì)功能的sRNA；③調(diào)控基因表達(dá)的sRNA。根據(jù)sRNA與靶標(biāo)的位置關(guān)系可將其分為順式編碼的sRNA和反式編碼的sRNA。順式編碼的sRNA與靶標(biāo)基因重疊而反式編碼的sRNA與靶標(biāo)基因分離，同時(shí)順式編碼的sRNA與轉(zhuǎn)錄本之間有良好的堿基配對(duì)而反式編碼的sRNA通常與轉(zhuǎn)錄本之間不存在良好的堿基配對(duì)［4］。根據(jù)sRNA對(duì)RNA分子伴侶Hfq蛋白的依賴與否，分為依賴Hfq的sRNA（如單核細(xì)胞增生李斯特菌的LhrA、LhrB和LhrC）和非依賴Hfq的sRNA（如單核細(xì)胞增生李斯特菌的RliA、RliB、rnpB和ssrS等）。

2 sRNA的作用機(jī)制

多數(shù)情況下sRNA通過(guò)與靶mRNA配對(duì)調(diào)控基因表達(dá)。sRNA與靶mRNA結(jié)合后，可通過(guò)如下機(jī)制對(duì)靶基因進(jìn)行調(diào)控：①sRNA與目標(biāo)mRNA通過(guò)不完全的堿基配對(duì)結(jié)合，阻礙其與核糖體結(jié)合而抑制翻譯；②sRNA結(jié)合在mRNA的3′端，穩(wěn)定mRNA的結(jié)構(gòu)；③sRNA結(jié)合在mRNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)上，打開(kāi)莖環(huán)結(jié)構(gòu)促進(jìn)翻譯［5?6］。sRNA 能抑制或激活目的mRNA翻譯，一種sRNA可與多種mRNA相互作用，同時(shí)sRNA與目的mRNA頻繁結(jié)合會(huì)導(dǎo)致mRNA被RNases快速降解［7］。

3 環(huán)境脅迫下sRNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控

細(xì)菌sRNA通過(guò)感應(yīng)外界環(huán)境條件變化，如溫度、鐵離子濃度、pH、氧和抗生素作用等，參與轉(zhuǎn)錄后基因的表達(dá)調(diào)控。

3.1 溫度的變化

細(xì)菌需要時(shí)刻監(jiān)測(cè)溫度變化，通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境溫度的變化做出反應(yīng)。相比于信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)，RNA介導(dǎo)的反饋通路可以更快地對(duì)溫度變化做出反應(yīng)，其只需要改變調(diào)節(jié)區(qū)域的結(jié)構(gòu)即可。這個(gè)結(jié)構(gòu)可變的區(qū)域稱為RNA溫度計(jì)，屬于順式編碼sRNA。

通常RNA溫度計(jì)位于mRNA的5′端非編碼區(qū)（5′?untranslated region，5′?UTR），在低溫下形成阻止夏因?達(dá)爾加諾（Shine?Dalgarno，SD）序列與30S核糖體亞單位結(jié)合的構(gòu)象，隨著溫度升高，其二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性被破壞，進(jìn)而形成翻譯起始復(fù)合物［8］。最常見(jiàn)的RNA溫度計(jì)是熱休克表達(dá)抑制（repression of the heat shock expression，ROSE）元件，一段位于5′?UTR的熱反應(yīng)RNA，其5′端的發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)在熱休克環(huán)境中保持穩(wěn)定，而3′端包含SD序列的發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)只在低溫下保持穩(wěn)定。隨著溫度升高，ROSE元件3′端RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而促進(jìn)核糖體與SD序列結(jié)合，啟動(dòng)mRNA翻譯［9］。

另一類RNA溫度計(jì)是4個(gè)U序列，最早在沙門菌的AgsA mRNA中發(fā)現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，AgsA蛋白的表達(dá)受溫度調(diào)控。在低溫下，4個(gè)U序列溫度計(jì)在一條鏈上形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，通過(guò)與SD序列互補(bǔ)配對(duì)阻礙其與核糖體的結(jié)合。在熱休克條件下，4個(gè)U?SD螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性被破壞，從而解除阻止，同時(shí)4個(gè)U序列在沙門菌其他幾個(gè)熱休克蛋白和毒力基因中被發(fā)現(xiàn)［9］。RNA溫度調(diào)控計(jì)在冷休克反應(yīng)中也很重要。冷休克蛋白是一種RNA伴侶蛋白分子，可與RNA單鏈結(jié)合，在低溫下阻止二級(jí)結(jié)構(gòu)形成，作為轉(zhuǎn)錄的抵抗因子在冷休克條件下促進(jìn)轉(zhuǎn)錄和翻譯。CspA基因的表達(dá)受到CspAmRNA 5′?UTR的RNA溫度計(jì)調(diào)控，在低溫下維持CspAmRNA的穩(wěn)定，從而保證轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行［10］。因此，溫度的變化通過(guò)改變RNA溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)從而達(dá)到促進(jìn)或抑制翻譯的作用。

DsrA sRNA，在低溫下高表達(dá)的反式編碼sRNA，可作為RNA溫度調(diào)控計(jì)和壓力誘導(dǎo)因子RpoS的促進(jìn)因子。在大腸埃希菌中，DsrA sRNA有F和T這2種構(gòu)型，不同溫度下2種構(gòu)型的比例不一樣，高溫下T構(gòu)型多而低溫下F構(gòu)型多。F構(gòu)型的5′端與RpoSmRNA前部堿基互補(bǔ)配對(duì)，改變5′?UTR的二級(jí)結(jié)構(gòu)，保護(hù)RpoSmRNA免受RNA酶的降解作用，從而促進(jìn)RpoS蛋白的合成［11］。DsrA sRNA也參與mreB轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控。mreB是大腸埃希菌合成細(xì)胞壁、維持其桿狀形態(tài)的關(guān)鍵因子［12］。在環(huán)境誘導(dǎo)的低生長(zhǎng)率情況下，在低溫或者靜止期，mreB的下調(diào)有賴于DsrA的調(diào)節(jié)。在Hfq伴侶蛋白的幫助下，DsrA sRNA與mreBmRNA 5′端結(jié)合，影響mreB的穩(wěn)定性及其翻譯。DsrA sRNA也可通過(guò)σS和類核相關(guān)蛋白H?NS這2個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子負(fù)向調(diào)節(jié)mreBmRNA的表達(dá)［13］。sRNA通過(guò)與靶基因mRNA結(jié)合，影響其穩(wěn)定性及翻譯從而達(dá)到調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)的目的。

3.2 Fe2+的濃度

鐵離子是細(xì)胞生長(zhǎng)必須的元素，參與調(diào)控許多生物學(xué)功能，但過(guò)高濃度會(huì)產(chǎn)生毒性作用。因此，細(xì)菌體內(nèi)鐵離子濃度受到嚴(yán)格調(diào)控。在多數(shù)細(xì)菌中，鐵攝入調(diào)控因子（ferric uptake regulator，F(xiàn)ur）是主要的鐵離子穩(wěn)態(tài)感受器。在鐵離子充足的情況下，F(xiàn)ur的表達(dá)受抑制。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鐵離子濃度降低時(shí)，F(xiàn)ur的表達(dá)上調(diào)。

RfrA和RfrB這2種sRNA對(duì)傷寒沙門菌在巨噬細(xì)胞中的復(fù)制非常重要。Fur因子可抑制這2種sRNA的表達(dá)，從而影響傷寒沙門菌在人巨噬細(xì)胞中的復(fù)制。從含鐵細(xì)胞、Fe3+螯合物的量及Fur因子的表達(dá)來(lái)看，RfrA或RfrB缺失都可形成獨(dú)特的傷寒沙門菌表型，細(xì)菌復(fù)制能力顯著下降，提示RfrA和RfrB在鐵離子的調(diào)控中具有一定的作用［14］。

研究發(fā)現(xiàn)，在鐵離子缺乏條件下大腸埃希菌表達(dá)RyhB sRNA。RyhB在轉(zhuǎn)錄水平受到Fur?Fe2+復(fù)合體的調(diào)控，其表達(dá)可導(dǎo)致sdhCDAB、acnA、fumA、bfr、acnA和sodB等6個(gè)鐵缺乏相關(guān)基因mRNA轉(zhuǎn)錄下調(diào)［15］。RyhB sRNA也可與shiAmRNA的5′?UTR端配對(duì)，取代封閉核糖體結(jié)合位點(diǎn)的內(nèi)部抑制結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成，提高莽草酸乙酯通透酶mRNA的轉(zhuǎn)錄，而莽草酸乙酯通透酶對(duì)鐵離子高親和性含鐵細(xì)胞的生成是必須的［16］。RyhB sRNA 也可調(diào)節(jié)編碼 Fe?S簇形成蛋白質(zhì)的操縱子iscRSUA。在鐵缺乏的情況下，RyhB sRNA通過(guò)與iscRSUA轉(zhuǎn)錄本iscR與iscSmRNA之間區(qū)域的不完全互補(bǔ)配對(duì)，在iscRmRNA的3′?UTR形成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)，保護(hù)其不被降解，iscR轉(zhuǎn)錄的增加激活編碼Fe?S簇形成蛋白質(zhì)的suf操縱子［17］。鐵離子缺乏條件下，相關(guān)sRNA可通過(guò)與靶mRNA互補(bǔ)配對(duì)，解除核糖體結(jié)合位點(diǎn)的抑制或提高靶mRNA的穩(wěn)定性從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯，增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

NrrF sRNA是在腦膜炎奈瑟菌中檢測(cè)到的sRNA。NrrF sRNA可對(duì)環(huán)境中的鐵離子做出反應(yīng)，或受到Fur因子的調(diào)節(jié)［18］。在腦膜炎奈瑟菌中，F(xiàn)ur因子通過(guò)抑制NrrF直接激活相關(guān)基因的表達(dá)。NrrF sRNA能夠結(jié)合到sdh轉(zhuǎn)錄本中有限的互補(bǔ)區(qū)域，下調(diào)編碼琥珀酸脫氫酶復(fù)合體亞單位sdhA和sdhC基因的表達(dá)。NrrF sRNA對(duì)sdhA和sdhC基因的調(diào)節(jié)不需要伴侶蛋白Hfq，而大腸埃希菌中RyhB sRNA介導(dǎo)的鐵離子調(diào)節(jié)需要與Hfq結(jié)合才能發(fā)揮作用［19］。

3.3 氧化應(yīng)激的作用

許多病原菌入侵細(xì)胞的時(shí)候都會(huì)遭遇氧化應(yīng)激反應(yīng)。在感染的最初階段，細(xì)菌利用多種sRNA對(duì)氧化應(yīng)激做出反應(yīng)。當(dāng)結(jié)核分枝桿菌暴露于H2O2的環(huán)境中時(shí)，B11、B55、F6和 ASpks sRNA 會(huì)被誘導(dǎo)表達(dá)升高［20］。與此同時(shí)，ASpks sRNA的表達(dá)與pks8、pks12及pks15mRNA下調(diào)一致。

Li等［21］發(fā)現(xiàn)，OxyS 這種 LysR 型轉(zhuǎn)錄因子可作為結(jié)核分枝桿菌氧化應(yīng)激中的調(diào)節(jié)因子。過(guò)表達(dá)的OxyS可降低過(guò)氧化物酶KatG基因的表達(dá)。OxyS可直接與KatG基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，結(jié)合位點(diǎn)的中心是一段富含GC的T?N（11）A基序，并且OxyS與KatG基因結(jié)合的活性受到H2O2的抑制。Daugherty等［22］檢測(cè)了對(duì)Ub2抗菌肽敏感性增高的恥垢分枝桿菌轉(zhuǎn)座子突變株，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)OxyS可抑制ahpCD基因的轉(zhuǎn)錄，RoxY sRNA可抑制OxyS，而ahpCD基因參與過(guò)氧化物解毒系統(tǒng)的編碼，提示RoxY sRNA在恥垢分枝桿菌的氧化應(yīng)激中發(fā)揮一定的作用。在傷寒沙門菌感染的巨噬細(xì)胞中，傷寒沙門菌編碼的IsrC sRNA與IsrN sRNA可表現(xiàn)出與OxyS在氧化應(yīng)激中相似的表達(dá)變化，提示IsrC與IsrN在氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。另外，Calderon等［23］發(fā)現(xiàn)，在傷寒沙門菌中，由OxyR調(diào)控的RyhB?1及RyhB?2 sRNA在氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。多種sRNA的參與幫助細(xì)菌在氧化應(yīng)激中生存下來(lái)，進(jìn)而提高其感染機(jī)體的能力。

3.4 pH的刺激

腸道內(nèi)細(xì)菌對(duì)抗胃內(nèi)極度酸性的能力對(duì)其在腸道的生長(zhǎng)和繁殖非常重要。在一些革蘭陽(yáng)性細(xì)菌和革蘭陰性細(xì)菌中，谷氨酸鹽依賴的耐酸性系統(tǒng)在保護(hù)細(xì)胞免受高濃度的H+傷害中至關(guān)重要。GadA和GadB以谷氨酸鹽為底物，編碼催化產(chǎn)生γ?氨基丁酸的谷氨酸脫羧酶；GadC是參與γ?氨基丁酸與外界谷氨酸鹽交換的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。GadE、GadX、GadW、CRP、類核蛋白H?NS和σS可通過(guò)一系列途徑對(duì)這些谷氨酸鹽依賴的耐酸性系統(tǒng)中的蛋白進(jìn)行調(diào)節(jié)［24］。

Gaida 等［25］發(fā)現(xiàn) σS激活因子 DsrA sRNA、RprA sRNA與ArcZ sRNA同時(shí)過(guò)表達(dá)可將大腸埃希菌抗酸性提高8 500倍以上，保護(hù)其免受酸性環(huán)境的傷害。這3種sRNA主要通過(guò)上調(diào)RpoS蛋白水平，進(jìn)而影響RpoS?H?NS調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高大腸埃希菌的抗酸能力。

在高pH環(huán)境中，細(xì)菌通過(guò)產(chǎn)生脫氨酶、糖酵解和改變細(xì)胞膜性質(zhì)等途徑增加酸性物質(zhì)，以應(yīng)對(duì)高pH環(huán)境。有研究發(fā)現(xiàn)，alxmRNA的5′?UTR可作為pH反應(yīng)性RNA區(qū)域即PRE核糖開(kāi)關(guān)（PRE riboswitch，pH responsive RNA element）。在中性環(huán)境中，PRE通過(guò)形成無(wú)活性的轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)N封閉alxmRNA的SD序列及發(fā)夾環(huán)中間的翻譯起始密碼子。在高堿性環(huán)境中，PRE可形成有活性的H結(jié)構(gòu)，核糖體30S亞基可與alxmRNA的SD段結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)alx的翻譯［26］。過(guò)高或過(guò)低的pH環(huán)境使得多數(shù)細(xì)菌難以生存，細(xì)菌通過(guò)表達(dá)多種sRNA提高其對(duì)酸或堿的抵抗力，以適應(yīng)環(huán)境變化。

3.5 有氧或無(wú)氧環(huán)境的變化

在有氧或無(wú)氧條件下，細(xì)菌通過(guò)2個(gè)調(diào)節(jié)因子——延胡索酸鹽和硝酸鹽還原調(diào)節(jié)蛋白（fumarate and nitrate reduction regulatory protein，F(xiàn)NR）和有氧呼吸雙組分系統(tǒng)（aerobic respiratory control two?component system，Arc）調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)。Arc系統(tǒng)由ArcA調(diào)節(jié)因子和ArcB激酶組成。在乏氧情況下，F(xiàn)NR通過(guò)［4Fe?4S］2+感受氧的缺乏，ArcA/B通過(guò)氧化醌量的變化來(lái)感受氧的缺乏，隨后ArcB激酶自身磷酸化，ArcA調(diào)節(jié)因子被激活［27］。FNR蛋白可抑制與需氧功能相關(guān)的基因，促進(jìn)無(wú)氧條件下相關(guān)酶基因的表達(dá)，而ArcA的生物學(xué)作用與FNR相反。

從有氧環(huán)境轉(zhuǎn)到無(wú)氧環(huán)境中，F(xiàn)nrS基因被FNR與ArcA激活，Hfq依賴的FnrS sRNA被合成，從而抑制一系列有氧環(huán)境中代謝酶的合成。FnrS sRNA 5′端區(qū)域可與sodB、folE及folXmRNA 結(jié)合，從而抑制其表達(dá)。FnrS sRNA中心區(qū)域可與maeA及gpmAmRNA結(jié)合，從而對(duì)無(wú)氧環(huán)境中的代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。σS可對(duì)多種壓力做出反應(yīng)，并通過(guò)激活一系列基因來(lái)幫助細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境變化。在乏氧條件下，大腸埃希菌σS激活因子ArcZ的表達(dá)被抑制，從而增強(qiáng)ArcA?ArcB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。ArcZ可直接抑制ArcB的轉(zhuǎn)錄，從而在ArcA?ArcB調(diào)控中形成負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制［28］。

乏氧環(huán)境下，在奈瑟菌屬中發(fā)現(xiàn)AniS sRNA，AniS可被FNR激活。通過(guò)全基因組分析發(fā)現(xiàn)，AniS sRNA通過(guò)與編碼PrlC寡聚肽的NMB0214mRNA和脂蛋白的NMB1468mRNA結(jié)合發(fā)揮作用。AniS sRNA與其他Hfq依賴的sRNA不同，在Hfq蛋白存在的情況下，AniS sRNA的穩(wěn)定性下降，盡管Hfq蛋白可促進(jìn)AniS sRNA與靶mRNA結(jié)合［29］。有氧環(huán)境到無(wú)氧環(huán)境的轉(zhuǎn)變或乏氧條件下，細(xì)菌表達(dá)一系列的sRNA與靶mRNA結(jié)合，進(jìn)而參與多種細(xì)菌代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，增加其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，維持其生存。

3.6 抗生素的暴露

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌sRNA與抗生素暴露密切有關(guān)。分別用4種抗生素（萬(wàn)古霉素、利奈唑胺、頭孢吡肟和替加環(huán)素）處理金黃色葡萄球菌，可發(fā)現(xiàn)36種sRNA的表達(dá)發(fā)生變化，其中sRNA 101、sRNA 117、sRNA 322、sRNA 339 、sRNA 242及sRNA 126等表達(dá)下調(diào)，而sRNA 124、sRNA 113、sRNA 128、sRNA 160及 sRNA 217等表達(dá)上調(diào)［30］，提示sRNA與細(xì)菌耐藥性密切相關(guān)。

微生物的細(xì)胞壁對(duì)維持細(xì)胞的完整性非常重要。同時(shí)，細(xì)胞壁可以限制有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞。對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的研究發(fā)現(xiàn)，在萬(wàn)古霉素和頭孢托洛存在的情況下，sRNA10的表達(dá)下調(diào)，并且下調(diào)的sRNA10與mecA基因是反義的。mecA基因可編碼青霉素結(jié)合蛋白PBP2a，后者可誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生高水平β?內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性，提示sRNA10在耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的耐藥性中發(fā)揮了一定作用［30］。最近，在金黃色葡萄球菌中發(fā)現(xiàn)SprX sRNA，其可抑制SpoVG蛋白的合成。SpoVG蛋白由yabJ?spoVG操縱子編碼，可影響金黃色葡萄球菌對(duì)糖肽和苯唑西林的耐藥性［31］。

脂多糖是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的組成成分，可阻礙疏水性抗生素進(jìn)入細(xì)菌。PhoP/PhoQ雙組分系統(tǒng)能夠激活多種修飾脂多糖的基因，從而調(diào)節(jié)細(xì)菌的耐藥性。在大腸埃希菌中，MicA sRNA與GcvB sRNA可作為phoPQmRNA的調(diào)控因子，間接調(diào)控脂多糖的表達(dá)，從而對(duì)抗生素進(jìn)入細(xì)菌進(jìn)行調(diào)節(jié)［32］。另外，ArcZ sRNA可直接調(diào)節(jié)乙醇胺轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)，對(duì)脂多糖進(jìn)行修飾，阻礙抗菌藥物進(jìn)入細(xì)菌［33］。改變外膜蛋白（outer membrane proteins，Omp）的組成也是細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥的一種機(jī)制。MicF sRNA與MicC sRNA可分別靶向作用于膜孔蛋白OmpF與OmpC，導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥。InvR、MicA、OmrA/B、RseX與RybB這幾種sRNA被鑒定為Omp的調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)革蘭陰性細(xì)菌外膜流動(dòng)性和滲透性［34］。

革蘭陰性細(xì)菌的外膜可限制抗菌藥物進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，主動(dòng)外排系統(tǒng)可主動(dòng)將進(jìn)入膜內(nèi)尚未發(fā)生作用的抗菌藥物或其他物質(zhì)選擇性或非選擇性地排出菌體外，降低菌體內(nèi)藥物的濃度。MtrCDE外排泵和內(nèi)膜蛋白可幫助淋病奈瑟菌抵抗青霉素和紅霉素等多種疏水性抗生素，而NrrF sRNA可抑制MtrFmRNA的表達(dá)，降低MtrF蛋白水平［35］。研究發(fā)現(xiàn)，DsrA sRNA 作為 σS的正向調(diào)控因子，可誘導(dǎo)大腸埃希菌多重耐藥性的產(chǎn)生。DsrA sRNA可促進(jìn)編碼MdtEF多藥物外排泵基因的表達(dá)，進(jìn)而影響細(xì)菌對(duì)抗生素的易感性［36］。同理，其他的sRNAs如ArcZ、RprA及OxyS，都可對(duì)σS進(jìn)行調(diào)控，這些sRNA也可參與對(duì)MdtEF多藥物外排泵表達(dá)的調(diào)節(jié)。同樣，RyhB sRNA可激活編碼感應(yīng)和轉(zhuǎn)運(yùn)大腸菌素的CirAmRNA。正常情況下CirAmRNA的SD序列被封閉，在鐵離子缺乏的條件下，RyhB sRNA可與CirAmRNA的SD序列結(jié)合，促進(jìn)其翻譯。因此，RyhB sRNA可通過(guò)影響Ci?rA的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)菌對(duì)大腸菌素的敏感性［37］。

細(xì)菌不斷增長(zhǎng)的耐藥性已引起人們的廣泛關(guān)注，細(xì)菌耐藥機(jī)制也成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。細(xì)菌通過(guò)轉(zhuǎn)錄一系列的sRNA影響細(xì)菌細(xì)胞壁的成分、脂多糖的合成或主動(dòng)外排系統(tǒng)來(lái)增加細(xì)菌對(duì)多種抗生素的耐藥性，這種新穎的耐藥機(jī)制有待深入研究。

4 細(xì)菌sRNA與毒力的變化

Hfq和CsrA蛋白在細(xì)菌的毒力和代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用，細(xì)菌多種sRNA通過(guò)與這2種蛋白結(jié)合而發(fā)揮作用。RNA結(jié)合蛋白CsrA在許多致病菌的毒力表達(dá)中發(fā)揮了非常重要的作用。CsrA在大腸埃希菌中作為糖原合成調(diào)控因子，其同源物已經(jīng)在1 500多種細(xì)菌中被注釋。CsrA結(jié)合區(qū)在mRNA富含GGA的區(qū)域，其結(jié)合通?？蓪?dǎo)致核糖體結(jié)合的減弱及mRNA的降解，CsrA主要的活性調(diào)節(jié)因子是 CsrB樣的sRNA［38］。

通過(guò)全基因組平鋪矩陣分析發(fā)現(xiàn)了單核李斯特菌Rli27 sRNA。在細(xì)胞內(nèi)感染周期，Rli27 sRNA調(diào)節(jié)細(xì)胞壁相關(guān)蛋白Lmo0514的表達(dá)；Lmo0514基因上游的不同靶點(diǎn)在感受到環(huán)境中的信號(hào)后，可形成具有不同5′?UTR長(zhǎng)度的Lmo0514轉(zhuǎn)錄本亞型；這2個(gè)亞型在其5′?UTR包含不同的作用靶位，并且細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)不同。在細(xì)胞內(nèi)感染周期中，含有長(zhǎng)5′?UTR的亞型表達(dá)Rli27結(jié)合位點(diǎn)，兩者結(jié)合后，SD序列的封閉作用解除，Lmo0514蛋白的合成增加［39］。

在腸道鼠傷寒沙門菌中，AmgR sRNA由mgtC與mgtB2個(gè)基因間區(qū)的啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄而來(lái)，位于mgtCBR操縱子的反義鏈，可與其多順?lè)醋觤RNA 5′端互補(bǔ)［40］。mgtCBR操縱子可編碼影響細(xì)菌毒力和維持Mg2+穩(wěn)態(tài)的MgtC蛋白；MgtR通過(guò)FtsH激酶介導(dǎo)MgtC的降解。AmgR sRNA可抑制MgtC與MgtB蛋白質(zhì)的水平，促進(jìn)MgtR與MgtC結(jié)合，降解MgtC。在腸道鼠傷寒沙門菌，AmgR可降低由MgtC蛋白介導(dǎo)的毒力［41］。同樣，在腸道鼠傷寒沙門菌中，發(fā)現(xiàn)了由pSLT毒力質(zhì)粒編碼的lesR?1 sRNA［42］。在成纖維細(xì)胞的定植中，lesR?1偏向于在細(xì)菌休眠期表達(dá)；lesR?1缺失影響腸道鼠傷寒沙門菌在成纖維細(xì)胞中的生長(zhǎng)，并且可降低小鼠感染模型的毒力。作為與PSLT047轉(zhuǎn)錄本有重疊的sRNA，lesR?1 sRNA 通過(guò)與 RNA 3′端的相互作用引起PSLT047蛋白水平的改變，進(jìn)而對(duì)毒力進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，有研究報(bào)道，在腸道鼠傷寒沙門菌毒力島（Salmonellapathogenicity island，SPI）中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)sRNA依賴的組織特異性毒力調(diào)控機(jī)制［43］。IsrM sRNA可在體外模擬腸道感染的環(huán)境中表達(dá)，并且研究結(jié)果顯示IsrM在回腸中高表達(dá)，提示其在沙門菌的致病中發(fā)揮了一定作用。IsrM可靶向作用于SPI的效應(yīng)基因SopA及HilE基因。HilE是沙門菌毒力的主要調(diào)節(jié)因子，IsrM通過(guò)與HilE及SopAmRNA的5′?UTR結(jié)合，掩蓋其附近的SD序列，進(jìn)而阻止2種蛋白的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)腸道鼠傷寒沙門菌毒力。

在布氏桿菌感染小鼠中，AbcR1與AbcR2對(duì)其在巨噬細(xì)胞中的生存非常重要［44］。AbcR1 sRNA與AbcR2 sRNA中單個(gè)突變并不影響其在細(xì)胞中的生長(zhǎng)；而AbcR1 sRNA與AbcR2 sRNA同時(shí)突變菌株對(duì)小鼠的感染性明顯改變。在被感染的巨噬細(xì)胞中，2個(gè)sRNA分別表達(dá)過(guò)剩，但發(fā)揮著互補(bǔ)的調(diào)節(jié)功能，功能性冗余的RNA分子可保證在細(xì)菌致病的生命周期中所需基因得以表達(dá)。細(xì)菌毒力的高低對(duì)其感染宿主至關(guān)重要。在感染過(guò)程中，細(xì)菌通過(guò)表達(dá)多種sRNA增加其毒力，發(fā)揮其致病性。對(duì)毒力相關(guān)的細(xì)菌sRNA的研究可為控制細(xì)菌的致病性提供新思路。

5 總結(jié)與展望

由于高通量測(cè)序與生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在細(xì)菌調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用的sRNA不斷被發(fā)現(xiàn)。盡管目前在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)上百種sRNA，但大部分sRNA的生物學(xué)功能并未得到完全的闡釋。sRNA作為原核生物中新發(fā)現(xiàn)的一類基因表達(dá)調(diào)控因子，可通過(guò)感應(yīng)外界環(huán)境條件變化參與不同的調(diào)節(jié)途徑，幫助細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境。本文對(duì)環(huán)境脅迫下細(xì)菌sRNA的表達(dá)變化及其對(duì)基因的表達(dá)調(diào)控進(jìn)行綜述，對(duì)揭示細(xì)菌基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和生物適應(yīng)性進(jìn)化等生命過(guò)程具有重要意義。同時(shí)，深入挖掘sRNA在細(xì)菌生物學(xué)和致病過(guò)程中的作用并探討sRNA在毒力和宿主免疫方面的功能將成為研究趨勢(shì)，可為研發(fā)新的診斷標(biāo)志物和以sRNA為作用靶點(diǎn)的新一代抗菌藥物提供參考依據(jù)。

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