SsrA (tmRNA) acts as an antisense RNA to regulate Staphylococcus aureus pigment synthesis by base pairing with crtMN mRNA
- 作者
- Yu Liu, Na Wu, Jie Dong, Yaping Gao, Xin Zhang, Ningsheng Shao, Guang Yang
- 单位
- Beijing Institute of Basic Medical Sciences, Beijing 100850, China
- 杂志
- FEBS Letters（2010）
- DOI
- 10.1016/j.febslet.2010.09.024
- 所属领域
- 微生物学
- 关键词
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解决的核心问题
SsrA(tmRNA)除传统功能外，是否具有调控金黄色葡萄球菌色素合成的新作用机制
研究策略
通过构建ssrA缺失突变体、表型与氧化应激耐受性分析、基因表达检测、报告基因融合和EMSA等方法，揭示ssrA作为反义RNA调控crtMN的机制
核心内容
该研究以金黄色葡萄球菌8325-4为对象，探究SsrA（tmRNA）在经典转翻译功能之外对色素合成的新调控机制。通过构建ssrA缺失突变体，结合表型观察、氧化应激及中性粒细胞杀伤实验、基因表达检测、报告基因融合和EMSA等手段，发现ΔssrA菌株金黄色色素明显增加，crtM表达水平升高，报告基因Ucr-lacZ的β-半乳糖苷酶活性也显著上升。在单线态氧攻击下，ΔssrA存活CFU为(31.68±0.67)×10²，显著高于野生型的(6.47±0.09)×10²；中性粒细胞杀伤实验中ΔssrA为(61.20±0.61)×10²，野生型仅为(11.67±0.60)×10²。EMSA证实SsrA核苷酸133-147区域（R1）可直接与crtMN mRNA的5'UTR特异性结合，且这一过程不依赖SmpB蛋白。结果表明SsrA能以反义RNA形式与crtMN mRNA的RBS区碱基互补配对，抑制CrtM和CrtN翻译，从而负调控色素合成。该发现拓展了SsrA的功能认知，为理解细菌中tmRNA参与基因调控提供了新视角，也为操控金黄色葡萄球菌色素合成及致病性提供了潜在靶点。
创新点
首次发现SsrA可作为反义RNA直接结合crtMN mRNA的RBS区域调控色素合成，且该功能不依赖SmpB蛋白
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Staphylococcus aureus 8325-4 | 类胡萝卜素生物合成 | crtM | CrtM (dehydroisqualene synthase) | 催化 | 催化色素合成第一步脱氢鲨烯合酶 |
| Staphylococcus aureus 8325-4 | 类胡萝卜素生物合成 | crtN | CrtN (dehydroisqualene desaturase) | 催化 | 催化色素合成脱氢鲨烯脱饱和酶 |
| Staphylococcus aureus 8325-4 | 反义RNA调控 | ssrA | — | 调控 | 作为反义RNA与crtMN mRNA的RBS配对，抑制翻译；也编码tmRNA，但该调控不依赖tmRNA功能 |
| Staphylococcus aureus 8325-4 | tmRNA质量控制系统 | smpB | SmpB | 调控 | SmpB是ssrA tmRNA功能所必需，但本文发现其不参与ssrA对色素合成的调控 |
关键发现
- ΔssrA菌株金黄色色素明显增加
- 在单线态氧攻击下ΔssrA存活CFU为(31.68±0.67)×10^2，高于野生型的(6.47±0.09)×10^2
- 在过氧化氢下ΔssrA为(13.24±0.08)×10^2，野生型为(4.94±0.46)×10^2
- 中性粒细胞杀伤实验中ΔssrA为(61.20±0.61)×10^2，野生型为(11.67±0.60)×10^2
- crtM表达水平在ΔssrA中升高
- 报告基因Ucr-lacZ在ΔssrA中β-半乳糖苷酶活性显著增加(P<0.01)
- EMSA证实R1区域(ssrA核苷酸133-147)与crtMN mRNA 5'UTR特异性结合
研究结论
ssrA除了作为tmRNA发挥经典功能外，还能以反义RNA形式与crtMN mRNA的RBS区碱基互补配对，抑制CrtM和CrtN的翻译，从而负调控金黄色葡萄球菌色素合成，该过程不依赖SmpB蛋白