胞內(nèi)菌分類|sRNA對(duì)胞內(nèi)菌生長的調(diào)控作用（一）
細(xì)菌小RNA(small RNA，sRNA)是一類長度為50～500個(gè)堿基，具有調(diào)控轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA穩(wěn)定性的非編碼調(diào)節(jié)性RNA。隨著越來越多的sRNA被鑒定，部分細(xì)菌的sRNA功能已逐步闡明，主要參與調(diào)控細(xì)菌的基因表達(dá)、增殖、毒力及對(duì)環(huán)境的應(yīng)激反應(yīng)等生物學(xué)過程。本文就胞內(nèi)菌(如沙門菌、李斯特菌、嗜肺軍團(tuán)菌等)sRNA對(duì)其自身在宿主細(xì)胞內(nèi)的生長、毒力和鐵水平的調(diào)控作用進(jìn)行綜述。
細(xì)菌小RNA(small RNA，sRNA)是一種非編碼、長度為50～500個(gè)堿基的調(diào)節(jié)性RNA，主要通過與細(xì)菌其他RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)，或與蛋白直接結(jié)合，參與調(diào)控細(xì)菌基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。隨著RNAseq方法的發(fā)展和完善，越來越多的sRNA被發(fā)現(xiàn)和鑒定，其具體功能逐步得到闡明。
根據(jù)細(xì)菌sRNA的功能，可分為反式編碼sRNA、順式編碼sRNA及與蛋白結(jié)合的sRNA三類。其中，反式編碼sRNA是指通過與靶基因不完全堿基互補(bǔ)配對(duì)而發(fā)揮調(diào)控作用的sRNA，其只能與靶基因有限互補(bǔ)；反式編碼sRNA還可直接結(jié)合核糖體結(jié)合位點(diǎn)(ribosome-binding site，RBS)而抑制翻譯啟始。與反式編碼sRNA不同，順式編碼sRNA可與靶mRNA完全互補(bǔ)配對(duì)，常位于相應(yīng)基因的非翻譯區(qū)，可通過重排RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)來影響mRNA穩(wěn)定性，也可在翻譯水平起調(diào)控作用。除以上兩種以RNA-RNA結(jié)合形式進(jìn)行調(diào)控的sRNA外，sRNA還可直接與細(xì)菌調(diào)節(jié)性蛋白相互作用，這種sRNA稱為與蛋白結(jié)合的sRNA，能影響蛋白活性。
細(xì)菌sRNA可通過以上轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方式調(diào)控細(xì)菌的多個(gè)生物過程，包括細(xì)菌對(duì)營養(yǎng)的攝取及轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)菌與細(xì)菌之間的作用、細(xì)菌生物膜的形成，以及細(xì)菌對(duì)溫度或pH改變、饑餓、缺氧等情況的應(yīng)激反應(yīng)等。
根據(jù)致病菌與宿主細(xì)胞的關(guān)系，細(xì)菌可分為胞外菌和胞內(nèi)菌。胞外菌是指細(xì)菌侵入機(jī)體內(nèi)，寄居在宿主細(xì)胞外如細(xì)胞外血液、淋巴液等的細(xì)菌，常見的有葡萄球菌、大腸埃希菌等；胞內(nèi)菌是指細(xì)菌侵入機(jī)體內(nèi)，直接侵入或被吞噬進(jìn)入宿主細(xì)胞中的細(xì)菌，可躲避宿主細(xì)胞內(nèi)吞噬體的活化而存活于細(xì)胞質(zhì)中，同時(shí)能借助宿主蛋白和核糖體等進(jìn)行生長和繁殖。胞內(nèi)菌可分為兼性胞內(nèi)菌和專性胞內(nèi)菌，兼性胞內(nèi)菌既可在胞內(nèi)寄居又可在無生命的培養(yǎng)基中生長，如嗜肺軍團(tuán)菌、李斯特菌、傷寒沙門菌、布氏桿菌和結(jié)核分枝桿菌等；專性胞內(nèi)菌則只能在活細(xì)胞中生長和繁殖，如衣原體等。本文以胞內(nèi)菌為對(duì)象，綜述sRNA對(duì)其自身在細(xì)胞內(nèi)的生長、毒力及鐵水平的調(diào)節(jié)作用。
1、sRNA對(duì)胞內(nèi)菌生長的調(diào)控作用
細(xì)菌sRNA轉(zhuǎn)錄受環(huán)境因素的影響，可間接引起相關(guān)基因的表達(dá)變化及一系列后續(xù)反應(yīng)。細(xì)菌入侵機(jī)體內(nèi)，可感受到低溫、營養(yǎng)缺乏或應(yīng)激等外部環(huán)境的變化，從而改變自身sRNA的表達(dá)。
在巨噬細(xì)胞內(nèi)，嗜肺軍團(tuán)菌的一些sRNA(如6S RNA)表達(dá)量高于其在正常培養(yǎng)條件下的表達(dá)量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其可正向調(diào)節(jié)許多基因，如groES和recA等，這些基因參與調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)攝取、應(yīng)激反應(yīng)和Icm或Dot影響因子的形成；如果缺少6S RNA，可導(dǎo)致嗜肺軍團(tuán)菌在細(xì)胞內(nèi)生長減少1 000%，從而證明細(xì)菌sRNA 6S RNA對(duì)宿主內(nèi)嗜肺軍團(tuán)菌生長起重要調(diào)節(jié)作用。
在鼠傷寒沙門菌毒力株SL1344感染的成纖維細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)某些胞內(nèi)非生長菌中的兩種sRNA(RyhB-1和RyhB-2)表達(dá)上調(diào)，提示這兩種sRNA可能抑制鼠傷寒沙門菌在成纖維細(xì)胞中的生長；進(jìn)而用胞內(nèi)細(xì)菌增殖實(shí)驗(yàn)證實(shí)，盡管sRNA RyhB-1或RyhB-2突變株對(duì)細(xì)菌入侵成纖維細(xì)胞的百分率無顯著變化，但sRNA RyhB-1和RyhB-2同時(shí)突變的鼠傷寒沙門菌在細(xì)胞內(nèi)生長率顯著上升，表明sRNA RyhB-1和RyhB-2可調(diào)控鼠傷寒沙門菌在成纖維細(xì)胞中的非增殖狀態(tài)。然而，目前為止sRNA RyhB-1和RyhB-2對(duì)鼠傷寒沙門菌在細(xì)胞中生長的調(diào)控機(jī)制研究還不完善，僅發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門菌感染成纖維細(xì)胞時(shí)sRNA RyhB-1和RyhB-2拮抗調(diào)節(jié)一種可能與內(nèi)膜相關(guān)的蛋白YeaQ，使其表達(dá)降低。
與鼠傷寒沙門菌相似，李斯特菌的部分sRNA也可調(diào)控其在宿主細(xì)胞中的生長。通過分析李斯特菌RNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)其sRNA(如Rli31、Rli33和Rli50)在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量高于在細(xì)胞外生長時(shí)的表達(dá)量。其中sRNA Rli31位于基因lmo0559上游，而lmo0559編碼CorA超家族，參與鎂或鈷攝取；sRNA Rli33是一個(gè)在lmo0671與lmo0672基因之間編碼長534個(gè)核苷酸的sRNA。此外，在體外特殊培養(yǎng)基BHI中，sRNA Rli31、Rli33、Rli50突變株與野生株的生長并無差異；而在P388D1小鼠巨噬細(xì)胞感染模型中，sRNA Rli31、Rli33、Rli50突變株的生長能力明顯低于野生株；在小鼠感染模型中，感染后第3天sRNA Rli31、Rli33和Rli50突變株在小鼠腎和肝中的生長能力明顯低于野生株。以上研究表明，sRNA可調(diào)控李斯特菌在宿主細(xì)胞中的生長情況。
專性胞內(nèi)菌衣原體的Hc1是組蛋白同系物，可通過結(jié)合其自身染色體，抑制衣原體基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)Hc1脫離DNA結(jié)合時(shí)，衣原體基因組開始轉(zhuǎn)錄翻譯，同時(shí)伴隨衣原體的原體(elementary body，EB)向網(wǎng)狀體(reticulate body，RB)分化，從而調(diào)控衣原體的生長和代謝。衣原體sRNA IhtA的靶基因hctA可編碼蛋白Hc1，在衣原體感染細(xì)胞0、1、2、4、6、12和24 h檢測(cè)Hc1蛋白，發(fā)現(xiàn)感染6 h之前水平相對(duì)不變，6～12 h水平下降，而12～24 h水平上升，RB開始向EB分化；sRNA IhtA在感染4 h首次被檢測(cè)到，12 h表達(dá)量最高，24 h表達(dá)量最低。此外，過表達(dá)Hc1的大腸埃希菌在培養(yǎng)基中菌落明顯少于空載體菌落。以上研究表明，sRNA IhtA可在衣原體感染細(xì)胞時(shí)抑制細(xì)菌的生長和繁殖。
由于sRNA在調(diào)控胞內(nèi)菌生長代謝中起重要作用，而抗菌藥物又可特異性地干擾細(xì)菌的生長和代謝達(dá)到殺菌或抑菌的效果，所以人們推測(cè)sRNA可能是尋找抗菌藥物的新靶點(diǎn)。這也是研究sRNA對(duì)胞內(nèi)菌調(diào)控作用的最終目的。用Nva-FMDP處理沙門菌時(shí)sRNA GlmZ和GlmY的表達(dá)量上升，GlmZ和GlmY沙門菌突變株的最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentration，MIC)較野生株降低400%～6 400%，表明GlmZ和GlmY對(duì)沙門菌的藥物敏感性有很強(qiáng)的調(diào)控作用，為臨床上治療細(xì)菌感染提供了理論依據(jù)。
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