小RNA如何影响沙门氏菌的感染

沙门氏菌是每年感染数百万人的食源性病原体。这些细菌的感染依赖于一个复杂的基因网络和基因产物，使它们能够感知环境条件。在一篇新的论文中，伊利诺伊大学香槟分校的研究人员研究了小RNA如何帮助沙门氏菌表达其毒力基因。

在感染人类时，沙门氏菌首先会通过一种被称为III型分泌系统的针状结构入侵肠道细胞。这种结构将蛋白质直接注入细胞，引发一系列变化，引起炎症，并最终导致腹泻。编码这个系统的基因，以及入侵所需的其他基因，都位于一个名为沙门氏菌致病岛1（SPI-1）的DNA区域。

这项研究的第一作者Sabrina Abdulla表示：“SPI-1需要得到很好的控制。如果无法产生III型分泌系统，沙门氏菌就不会引起感染，但如果针状结构产生得太多，沙门氏菌就会生病。”

因此，SPI-1受到严格的调控网络控制。首先，三个转录因子HilD、HilC和RtsA控制着自身和彼此的DNA表达。它们还激活了另一种转录因子HilA，后者激活其余的SPI-1基因。如果这还不够复杂的话，SPI-1还需要感知各种环境线索，并调整其基因表达，以便感染宿主。

“我们很早就知道，有很多环境因素会影响沙门氏菌的基因调控。然而，我们不知道如何影响。从那时起，研究人员就开始关注小RNA，”Abdulla说。

小RNA（sRNA）决定了基因如何在细菌细胞中发挥功能。通常，这些分子要么与蛋白质相互作用，要么与mRNA相互作用。因此，sRNA会影响多种细菌功能，包括毒力和对环境的反应。

在这项研究中，他们深入分析了调控hilD mRNA的sRNA，具体来说是mRNA 3’ 非翻译区上的一段序列，它不参与HilD蛋白的生产。在细菌中，3' UTR通常包含50-100个核苷酸。然而，hilD mRNA的3' UTR长达300个核苷酸。

“我们观察到，在删除3' UTR后，hilD基因的表达增加了60倍，”Abdulla说。“于是，我们决定寻找可能与该区域相互作用的sRNA。”

研究人员发现，尽管Spot 42和SdsR这两种sRNA都可以靶向3' UTR，但它们的作用区域不同。“这一结果表明，整个3’UTR对于调控都很重要，”Abdulla说。“我们发现sRNA稳定了hilD mRNA并保护其不被降解。”

研究人员还利用小鼠观察了Spot 42和SdsR是否会影响沙门氏菌的感染。他们开展了小鼠竞争实验，引入缺乏sRNA的突变细菌和含有sRNA的正常细菌，观察哪些菌株能存活下来并引起感染。“我们发现，当sRNA被删除时，细菌无法在宿主中生存。我们还表明，sRNA在帮助SPI-1入侵宿主细胞方面发挥了作用，”Abdulla说。

“现在我们知道sRNA在控制SPI-1方面发挥着重要作用，但我们还想从两个方向扩展我们的研究。我们想了解在分子水平上，sRNA如何影响hilD的mRNA水平。我们还想更好地了解sRNA如何调控其他重要的SPI-1基因的表达，”通讯作者、微生物学教授Cari Vanderpool说。

原文检索

Small RNAs Activate Salmonella Pathogenicity Island 1 by Modulating mRNA Stability through the hilD mRNA 3′ Untranslated Region