陳艷飛，王 亨，陳斌杰，朱國(guó)強(qiáng)*，孟 霞*

（1. 揚(yáng)州大學(xué) 獸醫(yī)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2. 江蘇省動(dòng)物重要疫病與人獸共患病防控協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚(yáng)州 225009）

細(xì)菌在不同生境中增殖并適應(yīng)不斷變化環(huán)境的能力依賴于基因的快速表達(dá)和嚴(yán)格調(diào)節(jié)。在自然環(huán)境中，細(xì)菌經(jīng)常遭遇溫度、營(yíng)養(yǎng)、酸堿度、鐵離子濃度等條件的改變，為其生存和增殖帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)和壓力。為適應(yīng)環(huán)境，細(xì)菌自身進(jìn)化出一系列機(jī)制感應(yīng)環(huán)境變化，并通過(guò)調(diào)整基因表達(dá)和蛋白活性來(lái)適應(yīng)這些變化[1]。細(xì)菌sRNA 是一類在基因組中可被轉(zhuǎn)錄但不被翻譯成蛋白質(zhì)的RNA 分子。與蛋白質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)不同，當(dāng)細(xì)菌遭遇不同環(huán)境脅迫時(shí)，sRNA 可與DNA 結(jié)合，抑制基因轉(zhuǎn)錄；或識(shí)別并結(jié)合靶標(biāo)mRNA 后將其降解，抑制mRNA 翻譯；或直接與相應(yīng)蛋白結(jié)合，影響蛋白質(zhì)活性，快速應(yīng)答環(huán)境變化。并且當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入宿主后，根據(jù)環(huán)境壓力的變化調(diào)節(jié)自身毒力基因的表達(dá)，提高自身的生長(zhǎng)、增殖和擴(kuò)散[2]。細(xì)菌sRNA 長(zhǎng)度通常為50 nt～400 nt，它們主要位于基因間區(qū)域，有的位于編碼基因5'和3'UTR 區(qū)域，包括順式編碼的sRNA 和反式編碼的反義sRNA，順式編碼的sRNA 有部分區(qū)域可與mRNA完全配對(duì)，因此不需要伴侶蛋白Hfq 的參與。而迄今為止在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的sRNA 絕大多數(shù)是反義RNA，需要sRNA 伴侶Hfq 協(xié)助穩(wěn)定sRNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)靶標(biāo)和sRNA 之間的識(shí)別與配對(duì)[3]。sRNA 具有多個(gè)靶標(biāo)，可正向或負(fù)向調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)[4]。反義RNA 的另一個(gè)特征是在轉(zhuǎn)錄水平上受到嚴(yán)格調(diào)控，需要環(huán)境應(yīng)激信號(hào)誘導(dǎo)表達(dá)。大腸桿菌屬于革蘭氏陰性菌，在自然界中以各種形式存在，從共生菌株（非致病性菌株）到人類或動(dòng)物宿主的致病菌，是醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)臨床最常見的病原之一。大腸桿菌進(jìn)入宿主體內(nèi)后感應(yīng)到環(huán)境的改變，sRNA 通過(guò)直接作用于毒力基因或調(diào)節(jié)毒力基因的表達(dá)，有效地促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)、增殖、并破壞宿主的正常生理狀態(tài)，有利于致病菌在宿主中的侵染和存活[5]。對(duì)多種與致病性和毒力相關(guān)sRNA 的研究發(fā)現(xiàn)，這些sRNA 在調(diào)控大腸桿菌鐵穩(wěn)態(tài)、碳代謝、應(yīng)激反應(yīng)、生物膜（Biofilm，BF）形成等方面發(fā)揮重要的作用[6-7]。本文就sRNA 對(duì)大腸桿菌致病性相關(guān)的調(diào)控作用展開闡述。

1 大腸桿菌sRNA 的發(fā)現(xiàn)

sRNA 是參與許多重要生物過(guò)程的調(diào)節(jié)因子，具有多樣的生物學(xué)功能，并幾乎存在于所有生物體中[8]。盡管1967 年在大腸桿菌中就發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)sRNA-6sRNA，但之后由于測(cè)序技術(shù)發(fā)展限制，對(duì)sRNA 的研究緩慢，直到2001 年才發(fā)展到一個(gè)新的階段。受益于微陣列比較基因組分析的應(yīng)用對(duì)細(xì)菌中sRNA 的高效預(yù)測(cè)，將這些預(yù)測(cè)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)篩選結(jié)合起來(lái)，鑒定了幾十種新的反式作用sRNA[9]。2005 年廣泛的全基因組篩選結(jié)果顯示，大腸桿菌至少存在80 種sRNA[10]。隨后許多新技術(shù)被用來(lái)預(yù)測(cè)和鑒定sRNA，例如Hyejin 利用PICKYv2.20 軟件對(duì)大腸桿菌K12 進(jìn)行全基因組熱動(dòng)力學(xué)分析，預(yù)測(cè)了大腸桿菌反式編碼的sRNA，進(jìn)一步利用全基因組嵌合芯片技術(shù)驗(yàn)證預(yù)測(cè)sRNA 的真實(shí)性。該方法能覆蓋所有正鏈和負(fù)鏈上的基因和基因間區(qū)域，不僅可以證實(shí)預(yù)測(cè)的反式編碼ncRNAs，還可發(fā)現(xiàn)順式編碼的ncRNAs[11]。然而由于sRNA 比較小，不翻譯成蛋白質(zhì)并且具有可變的穩(wěn)定性，因此對(duì)其基因的預(yù)測(cè)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

2 sRNA對(duì)大腸桿菌致病性的調(diào)控功能

2.1 調(diào)控BF 合成 細(xì)菌BF 是指細(xì)菌黏附于生命或非生命物體表面后將其包裹在自身分泌的多聚物中形成的一種細(xì)胞群落，組成細(xì)菌BF的胞外多聚物主要包括多糖、游離DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂類和其他物質(zhì)。BF提供機(jī)械穩(wěn)定性并保護(hù)細(xì)菌免受各種不利環(huán)境的影響，如紫外線輻射，脫水等，并對(duì)抗生素具有很強(qiáng)的抵抗力。也提供了重要的細(xì)菌儲(chǔ)庫(kù)，對(duì)宿主有感染風(fēng)險(xiǎn)[12]。

卷曲菌毛（Curli）是由許多腸桿菌科細(xì)菌產(chǎn)生的聚集性菌毛，通過(guò)黏附等作用介導(dǎo)大腸桿菌侵襲宿主，作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分，參與BF 的合成[13]。CsgD 是控制curli 生成的轉(zhuǎn)錄因子，目前已知不少于7 種sRNA（McaS、RprA、GcvB、RydC、RybB、OmrA 和OmrB）使用至少兩種不同的機(jī)制抑制CsgD的表達(dá)[14]。一種是通過(guò)直接結(jié)合到核糖體結(jié)合位點(diǎn)（RBS）阻止核糖體翻譯CsgD，另一種是誘導(dǎo)位于5'UTR 中的A/U 富集區(qū)域中csgD mRNA 的內(nèi)切核糖核酸裂解，從而抑制翻譯。CsgD 具有不尋常的長(zhǎng)5'UTR，其作為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控樞紐，涉及多種sRNA 結(jié)合位點(diǎn)和Hfq 結(jié)合位點(diǎn)。其中McaS（RprA 和GvcB）與Hfq（位于A/U 富集區(qū)）形成復(fù)合物[15]，將RNase E直接募集到A/U 富集區(qū)以誘導(dǎo)csgD mRNA 的裂解[16]。OmrA 和OmrB 結(jié)合翻譯結(jié)合位點(diǎn)的上游以抑制起始核糖體的進(jìn)入。McaS、RprA、GcvB 和OmRA/B 在位于核糖體結(jié)合位點(diǎn)遠(yuǎn)端均具有廣泛的堿基互補(bǔ)配對(duì)。并且當(dāng)OmrA 和OmrB 引起翻譯抑制時(shí)，McaS、RprA 和GcvB 誘導(dǎo)csgD mRNA 的內(nèi)切核糖核酸裂解。RydC 和RybB 在核糖體結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合csgD 以抑制翻譯起始復(fù)合物的形成[17]。7 種sRNA（McaS、RprA、GcvB、RydC、RybB、OmrA 和OmrB）抑制轉(zhuǎn)錄因子CsgD 的表達(dá)從而抑制curli 的產(chǎn)生，進(jìn)一步影響B(tài)F 的合成。

2.2 調(diào)控致病性相關(guān)的不良環(huán)境介導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)病原菌引起疾病是病原、宿主及環(huán)境三者相互作用的結(jié)果。病原菌侵入宿主體內(nèi)，首先要適應(yīng)宿主內(nèi)環(huán)境。大腸桿菌經(jīng)口進(jìn)入消化道，并發(fā)揮致病作用引起人或動(dòng)物的腸胃炎，與該菌適應(yīng)宿主體內(nèi)低氧、低鐵、高滲透壓和胃內(nèi)酸性環(huán)境等不良環(huán)境并在其中存活密切相關(guān)。細(xì)菌sRNA 在感應(yīng)宿主體內(nèi)環(huán)境變化，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)以適應(yīng)環(huán)境而發(fā)揮重要調(diào)控作用，這種調(diào)控機(jī)制通常與RpoS 有關(guān)。RpoS（也稱為σS）是細(xì)菌RNA 聚合酶的一種σ亞基，通過(guò)指導(dǎo)RNA 聚合酶識(shí)別不同的啟動(dòng)子，從而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)[18]。當(dāng)細(xì)菌遭遇酸脅迫、高滲、高溫、氧化損傷、饑餓等不良環(huán)境條件時(shí)，sRNA 通過(guò)調(diào)控RpoS 的表達(dá)促進(jìn)細(xì)菌生存所必需基因的轉(zhuǎn)錄[19]。例如sRNAsDsrA 和RprA 通過(guò)與rpoS mRNA 的5'非翻譯區(qū)堿基配對(duì)激活轉(zhuǎn)錄因子RpoS 的翻譯[20]。sRNA ArcZ 可通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)方式與rpoS mRNA 的5'非翻譯區(qū)域結(jié)合激活RpoS 的翻譯[21]。大腸桿菌在無(wú)氧環(huán)境中培養(yǎng)時(shí)ArcZ 的表達(dá)受到ArcA/ArcB 雙組分系統(tǒng)的抑制，從而使RpoS 的表達(dá)水平降低。

酸性環(huán)境會(huì)殺死大部分微生物，但耐酸的大腸桿菌可以在這種壓力環(huán)境中存活。大腸桿菌耐酸性主要是固定相表型，其大多數(shù)受固定相σ因子RpoS的控制，而RpoS 的表達(dá)受3 種sRNA ArcZ、RprA 和DsrA 的調(diào)控。在酸性（pH 2.5）M9 培養(yǎng)基中培養(yǎng)分別過(guò)表達(dá)ArcZ、RprA 和DsrA 的大腸桿菌，與野生菌株相比，3 株過(guò)表達(dá)菌株存活率均有所增加。其中DsrA 過(guò)表達(dá)菌株存活率最高。進(jìn)一步研究證明DsrA和RprA 通過(guò)與rpoS mRNA 的5'非翻譯區(qū)（5'UTR）堿基配對(duì)激活RpoS 的翻譯，使該菌對(duì)酸脅迫產(chǎn)生有效的保護(hù)性反應(yīng)。同時(shí)過(guò)表達(dá)其中兩種或3 種sRNA，耐酸性超過(guò)野生菌株8 500 倍，并對(duì)氧化應(yīng)激起保護(hù)作用[22]。這些小RNA 通過(guò)影響RpoS 的表達(dá)以抵抗自然界中一些逆境的脅迫，從而使細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境并生存。

2.3 維持胞外被膜完整性 細(xì)胞胞外被膜（Cell envelope）是抵御外部環(huán)境的最外層保護(hù)性屏障，可以保護(hù)細(xì)菌免受不良環(huán)境影響，并允許有害（如毒素）和有益分子（如營(yíng)養(yǎng)素）的選擇性通過(guò)[23]。胞外被膜的完整性對(duì)細(xì)菌存活至關(guān)重要，細(xì)菌通過(guò)監(jiān)測(cè)胞外被膜的損傷或缺陷，控制細(xì)菌基因的表達(dá)以適應(yīng)環(huán)境壓力。革蘭氏陰性細(xì)菌胞外被膜由磷脂雙層的內(nèi)膜（Inner membrane，IM）和外膜（Outer membrane，OM）兩個(gè)同心膜層組成。而外膜由高豐度的外膜蛋白（Outer membrane proteins，OMPs）和脂多糖（LPS）組成。OMP 在細(xì)胞質(zhì)中形成，具有為外膜提供通透性，維持外膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用。

OM 可以作為阻止許多有毒分子進(jìn)入細(xì)胞的選擇性屏障，由于膜對(duì)于親水性溶質(zhì)而言是不可滲透的，因此孔蛋白如OmpF 形成的通道促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)素的吸收和有毒廢物的排泄。其它不起通道作用的OMP 可以作為酶和粘附素，其對(duì)細(xì)菌的致病性影響主要是加強(qiáng)細(xì)菌的吸附能力[24]。目前大腸桿菌編碼至少6 種sRNA（MicC、MicF、MicA、RybB、OmrAB和RseX）調(diào)控外膜蛋白的表達(dá)。MicC 通過(guò)與核糖體結(jié)合位點(diǎn)mRNA 序列堿基配對(duì)抑制了OmpC 的翻譯。MicF 結(jié)合靶基因ompF mRNA，并通過(guò)抑制翻譯降低OmpF 水平[25]。ompF 表達(dá)的下調(diào)在細(xì)胞對(duì)毒性和其他環(huán)境因素的響應(yīng)中起重要作用。MicA 抑制ompA mRNA 的翻譯和衰變，RybB 抑制ompC、ompW和ompN mRNA的翻譯[26]。OmrA和OmrB在染色體上相鄰編碼，二者負(fù)調(diào)控cirA、fecA、fepA 和ompT 等多種外膜蛋白的表達(dá)[27]。RseX 作為多拷貝抑制因子參與抗σ因子RseA 釋放σE。過(guò)表達(dá)RseX 可下調(diào)ompA 和ompC 的表達(dá)水平[28]。

脂多糖LPS 是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁重要成分，為細(xì)菌提供滲透性屏障，LPS 修飾對(duì)細(xì)菌逃避宿主免疫防御，維持細(xì)菌存活至關(guān)重要[29]。其生物合成和 組 裝 受σE 因 子 和sRNA 調(diào) 節(jié)[30]。GlmY 和GlmZ 是結(jié)構(gòu)上同源的兩種sRNA。GlmZ 與glmS 轉(zhuǎn)錄物堿基配對(duì)并通過(guò)穩(wěn)定glmS 信息（message）促進(jìn)其翻譯，防止形成glmS 核糖體結(jié)合位點(diǎn)抑制結(jié)構(gòu)[31]。但GlmY 缺少與glmS mRNA 的互補(bǔ)區(qū)，其通過(guò)抑制GlmZ 降解刺激GlmS 合成。Lpp 是大腸桿菌中最豐富的脂蛋白，含有3 個(gè)脂質(zhì)鏈。Lpp 的耗盡增加了用于合成磷脂的游離脂肪酸庫(kù)，有助于恢復(fù)磷脂與LPS 的平衡。sRNAMicL 與lpp 堿基配對(duì)后在翻譯水平抑制Lpp 的合成[32]。MgrR 依賴PhoP/PhoQ 雙組分體系表達(dá)修飾LPS，使細(xì)菌逃避宿主免疫系統(tǒng)。且MgrR 抑制LPS 修飾酶EptB 的翻譯，微調(diào)LPS 結(jié)構(gòu)。此外eptB mRNA 也被sRNA ArcZ 抑制[33]。sRNA GcvB和MicA 與phoP mRNA 堿基配對(duì)抑制其翻譯。然而這種GcvB 介導(dǎo)的phoP mRNA 翻譯抑制對(duì)MgrR 沒(méi)有影響[34]。幾種sRNA 共同調(diào)節(jié)LPS 組成并促進(jìn)其結(jié)構(gòu)多樣性。

細(xì)菌胞外被膜作為最外層保護(hù)性屏障，最先感應(yīng)外界環(huán)境的變化，也最易受不良環(huán)境影響，造成外膜損傷。大腸桿菌在環(huán)境壓力下進(jìn)化出一系列sRNA 參與的調(diào)控方式以修復(fù)損傷的胞外被膜并維持其完整性，至少包括3 種胞外被膜應(yīng)激反應(yīng)（Envelope stress responses，ESR）調(diào)控途徑，通過(guò)單一或協(xié)同作用以維持胞外被膜的動(dòng)態(tài)平衡（Homeostasis），分別為RpoE、Cpx 和Rcs 途徑[35]，其中σE和Cpx 信號(hào)傳導(dǎo)途徑高度互聯(lián)。

大腸桿菌RpoE（σE）胞外被膜應(yīng)激反應(yīng)對(duì)外膜的監(jiān)測(cè)和修復(fù)是革蘭氏陰性菌的核心功能，由σE介導(dǎo)的胞外被膜應(yīng)激反應(yīng)由大約100 個(gè)基因組成的單層激活網(wǎng)絡(luò)。σE 作為RNA 聚合酶的組分，可以激活轉(zhuǎn)錄但不能直接抑制基因表達(dá)。在非應(yīng)激條件下，σE 被負(fù)調(diào)節(jié)劑RseA 以非活性形式隔離在內(nèi)膜中。當(dāng)DegS 響應(yīng)外膜（OM）損傷、錯(cuò)誤折疊或未折疊外膜蛋白（OMPs）的累積刺激時(shí)，RseA 裂解被蛋白水解后釋放σE 到胞質(zhì)中，指導(dǎo)RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄激活σE 調(diào)節(jié)因子。調(diào)節(jié)劑RseB 可與RseA 結(jié)合保護(hù)其免受DegS 的裂解[36]。其中sRNA 可以阻止OMP 的合成，直到壓力得到緩解。例如RybB 和/或MicA 抑制所有主要的OMPs，下調(diào)所有主要OMPs 的轉(zhuǎn)錄物，以減少錯(cuò)誤折疊的孔蛋白在周質(zhì)內(nèi)的積累，因此可以減少σE 的誘導(dǎo)并有助于恢復(fù)胞外被膜的動(dòng)態(tài)平衡[37]。Cpx ESR 調(diào)控途徑依賴于TCS 雙組分系統(tǒng)，其由內(nèi)膜（IM）組氨酸激酶CpxA 和細(xì)胞質(zhì)反應(yīng)調(diào)節(jié)劑CpxR 組成，主要調(diào)節(jié)IM 和細(xì)胞質(zhì)的穩(wěn)態(tài)。胞外被膜應(yīng)激存在時(shí)，CpxA 充當(dāng)激酶磷酸化CpxR，使其與同源DNA 序列結(jié)合，上調(diào)胞外被膜蛋白折疊相關(guān)基因的表達(dá)以維持胞外被膜穩(wěn)態(tài)[38]。在無(wú)應(yīng)激的情況下，CpxA 使CpxR 去磷酸化并維持在無(wú)活性狀態(tài)[39]。通過(guò)微陣列發(fā)現(xiàn)CpxR 與sRNA CyaR和RprA 啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。而cypR 表達(dá)對(duì)Cpx 途徑產(chǎn)生了連貫的前饋環(huán)[40]，RprA以依賴于響應(yīng)調(diào)節(jié)因子CpxR 的方式降低Cpx 活性，對(duì)Cpx 途徑施加負(fù)反饋[41]。RprA 的表達(dá)與另一個(gè)胞外被膜應(yīng)激反應(yīng)即Rcs 途徑也有關(guān)系。在Rcs 系統(tǒng)中，環(huán)境信號(hào)傳遞給傳感器激酶RcsC，傳感器激酶又將磷酸鹽轉(zhuǎn)移到反應(yīng)調(diào)節(jié)劑RcsB 中。反應(yīng)調(diào)節(jié)劑的磷酸化和去磷酸化改變?cè)摰鞍踪|(zhì)的活性，通常通過(guò)調(diào)節(jié)其結(jié)合DNA 的能力充當(dāng)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑。Rcs 磷酸化系統(tǒng)對(duì)大腸桿菌莢膜多糖基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)起作用[42]。RcsB 刺激sRNA RprA 的轉(zhuǎn)錄，RprA 抑制csgD的翻譯。因此RprA 起到平衡curli/纖維素和莢膜異多糖的作用[43]。雖然curli 在生長(zhǎng)的BF 中對(duì)細(xì)菌細(xì)胞的有效粘附是必需的，但是大量合成的表面暴露的curli 菌毛可能對(duì)胞外被膜應(yīng)激有害[16]。因此這3 種途徑對(duì)維持細(xì)胞胞外被膜的穩(wěn)態(tài)發(fā)揮了重要的作用，使細(xì)菌能更好的應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力。

2.4 調(diào)控鐵代謝 鐵是細(xì)菌代謝最重要的金屬之一，在多種酶反應(yīng)中起輔助因子的作用，在電子轉(zhuǎn)運(yùn)，TCA 循環(huán)和DNA 合成等幾種代謝過(guò)程中也必不可少，維持鐵穩(wěn)態(tài)對(duì)所有微生物至關(guān)重要，但過(guò)多的游離鐵對(duì)細(xì)菌有毒性[44]。鐵穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)主要由鐵結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子（例如Fur、Dtx、IdeR）和sRNA 介導(dǎo)[44]。RyhB 是由Fur 調(diào)控的非編碼sRNA，其主要作用是通過(guò)（i）抑制編碼鐵利用蛋白（iron-using）mRNA 的表達(dá)；（ii）與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子IscR 一起，通過(guò)調(diào)節(jié)管家Isc 機(jī)制和erpA（Fe-S 生物發(fā)生效應(yīng)物）表達(dá)來(lái)協(xié)調(diào)Fe-S 生物發(fā)生（Fe-S Biogenesis）系統(tǒng)；（iii）通過(guò)shiA和cirA（轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，鐵載體生產(chǎn)的前體）的上調(diào)促進(jìn)鐵攝取，使細(xì)胞應(yīng)對(duì)低鐵條件[45]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鐵水平升高時(shí)，F(xiàn)ur 轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子被激活并抑制鐵獲得基因的轉(zhuǎn)錄起始，F(xiàn)ur 抑制RyhB 的表達(dá)[44]。相反，當(dāng)鐵水平降低時(shí)，F(xiàn)ur 變得不活躍（inactive）且誘導(dǎo)鐵獲得基因和RyhB 的迅速表達(dá)[46]，RyhB 與Hfq 結(jié)合，并以反義方式與其靶標(biāo)mRNA配對(duì)阻斷翻譯，使細(xì)胞內(nèi)鐵重新分布[45]。雖然Fur和鐵直接調(diào)節(jié)RyhB，但有證據(jù)表明RyhB 本身也影響細(xì)胞內(nèi)游離鐵的水平，其表達(dá)可導(dǎo)致胞內(nèi)游離鐵濃度增加50%。

2.5 調(diào)控毒力基因的表達(dá) 致病性調(diào)控相關(guān)的大腸桿菌sRNA 可通過(guò)感受外界環(huán)境條件的改變而調(diào)控自身毒力基因的表達(dá)，有效地促進(jìn)該菌在宿主體內(nèi)的存活、增殖和擴(kuò)散。例如大腸桿菌O157 中一種新的sRNA-Esr055，可感知腸道內(nèi)的低DNA 濃度，促進(jìn)該菌在腸道內(nèi)的優(yōu)先定植[47]。σ（E）依賴性sRNA RybB 可通過(guò)下調(diào)生物膜調(diào)節(jié)因子CsgD 的表達(dá)而抑制大腸桿菌BF的形成[48]。sRNAPapR 與大腸桿菌毒力相關(guān)，papR 的缺失增強(qiáng)了UPEC 對(duì)膀胱和腎細(xì)胞系的粘附能力[49]。sRNA DsrA 可影響鼠傷寒沙門氏菌的耐酸性和毒力[50]。

本實(shí)驗(yàn)室研究了sRNAMcaS 對(duì)大腸桿菌O157∶H7 致病的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)McaS 在大腸桿菌O157∶H7 對(duì)宿主細(xì)胞的粘附、運(yùn)動(dòng)性、群體感應(yīng)等過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，從而影響其致病性。McaS 通過(guò)促進(jìn)多糖粘附素分泌相關(guān)的孔蛋白基因pgaA 的表達(dá)增強(qiáng)該菌的粘附能力，通過(guò)促進(jìn)鞭毛合成過(guò)程的重要轉(zhuǎn)錄因子flhD 的表達(dá)而增強(qiáng)大腸桿菌O157∶H7 的運(yùn)動(dòng)能力，并且通過(guò)促進(jìn)luxS 基因的表達(dá)，增強(qiáng)了大腸細(xì)菌O157∶H7 的群體感應(yīng)能力[51]。

sRNA 與靶mRNA 的配對(duì)大多需要伴侶蛋白Hfq的參與。Hfq 作為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的核心成員參與許多致病菌的毒力調(diào)控過(guò)程，包括細(xì)菌的黏附性、耐藥性、BF 的形成、運(yùn)動(dòng)能力、對(duì)外界環(huán)境壓力反應(yīng)能力及群體感應(yīng)等。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，K88ac+產(chǎn)腸毒素大腸桿菌Hfq 對(duì)BF 形成和對(duì)細(xì)胞的黏附能力至關(guān)重要，hfq 基因缺失株形成BF 的能力和對(duì)IPEC-J2細(xì)胞的黏附能力明顯下降，對(duì)小鼠毒力及在腸道內(nèi)定植也明顯減弱[52]。

3 展 望

大腸桿菌是人和許多動(dòng)物腸道中最主要且數(shù)量最多的一種細(xì)菌，特殊血清型的大腸桿菌對(duì)人和動(dòng)物有致病性。sRNA 對(duì)大腸桿菌的調(diào)控作用仍有許多不明之處。如在大腸桿菌BF 形成方面，我們目前已知sRNA GcvB、McaS、OmrA/B 和RprA 對(duì)csgD 表達(dá)產(chǎn)生完全抑制作用，但其確切分子機(jī)制還未被完全理解。并且已知誘導(dǎo)σE 或Cpx 系統(tǒng)的突變產(chǎn)生較少的curli，而σS 水平的刺激增加了curli 表達(dá)?？梢钥闯鯿urli 纖維的形成是大腸桿菌中獨(dú)特生活方式的一部分，與關(guān)鍵代謝途徑緊密相關(guān)，包括核苷酸合成，細(xì)胞胞外被膜維持和檸檬酸循環(huán)。因此可以深入研究BF 形成與細(xì)胞胞外被膜之間的聯(lián)系，sRNA在中間起到了什么作用？在調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)中細(xì)胞外鐵的進(jìn)入或細(xì)胞中已經(jīng)存在的鐵的再分配是怎樣的？sRNA 起到什么作用？并且在對(duì)外膜的調(diào)控方面，由于噬菌體通常使用OMP 作為受體，因此細(xì)菌受噬菌體攻擊，革蘭氏陰性菌通常需要快速調(diào)整其OM的組成，調(diào)節(jié)性sRNA 在這些適應(yīng)過(guò)程中起到什么關(guān)鍵作用值得探索。

sRNA 早已成為國(guó)際上新的研究熱點(diǎn)。雖然已分離的sRNA 種類較多并不斷被人們認(rèn)知，但大多數(shù)sRNA 功能未知，其作用機(jī)制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究仍然處于初級(jí)階段。從目前積累的知識(shí)分析，原核生物可能借助于這些sRNA 對(duì)它們的生理系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，以便適應(yīng)迅速變化的環(huán)境。因此，深入認(rèn)識(shí)這些sRNA 可能開辟一個(gè)新的研究領(lǐng)域。