ARN pequeno bacteriano

Un ARN pequeno bacteriano (sRNA) é unha pequena molécula de ARN non codificante (de 50-250 nucleótidos) producida por bacterias. Os ARN pequenos están moi estruturados e conteñen varios motivos en talo-bucle.[1][2] Identificáronse numerosos ARN pequenos utilizando análises computacionais ou técnicas de laboratorio como micromatrices (microarrays) e o northern blot en varias especies bacterianas como Escherichia coli, a alfaproteobacteria fixadora de nitróxeno Sinorhizobium meliloti, a cianobacteria mariña Francisella tularensis (axente causante da tularemia) e o patóxeno de plantas Xanthomonas oryzae patovar oryzae.[3][4][5][6][7][8][9][10]

Na década de 1960, empezou a utilizarse a abreviación sRNA para referirse a "ARN soluble", o cal hoxe se coñece como ARN transferente ou ARNt (para un exemplo usado nese sentido ver [11]). Despois pasou a usarse co significado small ARN (ARN pequeno) bacteriano.

FunciónEditar

Os ARN pequenos poden unirse a unha proteína diana, e dese xeito modificar a función da proteína, ou unirse a un determinado ARNm e regular a expresión xénica. Os ARN pequenos antisentido poden clasificarse en ARN pequenos que actúan en cis, nos que hai un solapamento entre o ARN antisentido e o xene diana, e os ARN codificados en trans, onde o xene de ARN antisentido está separado do xene diana.[1][12] Os ARN pequenos poden exercer as seguintes funcións:

MantementoEditar

Entre as dianas sobre as que actúan os ARN pequenos están varios xenes de mantemento (house-keeping). O ARN de 6S únese á ARN polimerase e regula a transcrición, o ARNtm (ARN transferente-mensaxeiro ou tmRNA) exerce funcións na síntese de proteínas, como o reciclado dos ribosomas bloqueados, o ARN de 4,5S regula a partícula de recoñecemento do sinal (SRP), que se require para a secreción de proteínas, e a RNase P está implicada na maduración de ARNts.[13][14]

Resposta ao estrésEditar

Moitos ARN pequenos están implicados na regulación da resposta ao estrés. Exprésanse en condicións de estrés como o choque térmico frío, a falta de ferro, o comezo da resposta SOS (aos danos no ADN) e o estrés de azucres.[14] As cianobacterias producen o ARN pequeno NsiR1 (RNA1 inducido por estrés de nitróxeno) en condicións de deprivación de nitróxeno.[15]

Regulación de RpoSEditar

O xene RpoS de E. coli codifica o sigma 38, que é un factor sigma, que regula a resposta ao estrés e actúa como un regulador transcricional de moitos xenes implicados na adaptación celular. A tradución de RpoS está regulada polo menos por tres ARN pequenos chamados DsrA, RprA e OxyS. DsrA e RprA activan ambos os dous a tradución de RpoS por apareamento de bases nunha rexión na secuencia líder do ARNm de RpoS e impiden a formación da forquita que deixa libre o sitio de carga do ribosoma. Pola súa parte, OxyS inhibe a tradución de RpoS. Os niveis de DsrA increméntanse en resposta ás baixas temperaturas e ao estrés osmótico, e os niveis de RprA levels aumentan en resposta ao estrés osmótico e estrés da superfcie celular, elevando os niveis de expresión de RpoS en resposta a esas condicións. Os niveis de OxyS increméntanse en resposta ao estrés oxidativo, dese modo inhibindo a RpoS cando se dan esas condicións.[14][16][17]

Regulación das proteínas da membrana externaEditar

A membrana externa das bacterias gramnegativas actúa como unha barreira para impedir a entrada de toxinas ao interior da célula bacteriana, e xoga un papel na supervivencia da célula bacteriana en diversos ambientes. Entre as proteínas da membrana externa (OMPs) están as porinas e as adhesinas. Moitos ARN pequenos regulan a expresión de proteínas da membrana externa. As porinas OmpC e OmpF son responsables do transporte de metabolitos e toxinas. A expresión de OmpC e OmpF está regulada polos ARN pequenos MicC e MicF en resposta ás condicións de estrés.[18][19][20] A proteína da membrana externa OmpA serve para ancorar a membrana externa á capa de mureína no espazo periplásmico. A súa expresión está regulada á baixa na fase estacionaria do crecemento celular. En E. coli o ARN pequeno MicA fai diminuír os niveis de OmpA, e en Vibrio cholerae o ARN pequeno VrrA reprime a síntese de OmpA en resposta ao estrés.[18][21]

VirulenciaEditar

Nalgunhas bacterias os ARN pequenos regulan a virulencia de xenes. En Salmonella o ARN InvR reprime a síntese da principal proteína da membrana externa OmpD, e o ARN pequeno SgrS regula a expresión da proteína efectora segregada SopD.[22] En Staphylococcus aureus o RNAIII regula varios xenes implicados na produción de toxinas e encimas e proteínas da superficie celular.[14] Os ARN pequenos FasX e Pel de Streptococcus pyogenes están codificados en loci asociados coa virulencia. O ARN Pel activa a síntese de proteínas asociadas á superficie e segregadas.[14]

Percepción do quórumEditar

En especies de Vibrio os ARN pequeno Qrr e a proteína chaperona Hfq están implicados na regulación da percepción do quórum. Os ARN pequenos Qrr regulan a expresión de varios ARNm entre os que se inclúen os reguladores mestres da percepción do quórum LuxR e HapR.[23][24]

Bases de datosEditar

BSRD (kwanlab.bio.cuhk.edu.hk/BSRD) é unha base de datos para as secuencias de ARN pequenos publicadas, que contén moitas anotacións útiles e perfís de expresión.[25]

NotasEditar

  1. 1,0 1,1 Vogel J, Wagner EG (2007). "Target identification of small noncoding RNAs in bacteria". Curr. Opin. Microbiol. 10 (3): 262–70. PMID 17574901. doi:10.1016/j.mib.2007.06.001. 
  2. Viegas SC, Arraiano CM (2008). "Regulating the regulators: How ribonucleases dictate the rules in the control of small non-coding RNAs". RNA Biol 5 (4): 230–43. PMID 18981732. 
  3. Hershberg R, Altuvia S, Margalit H (2003). "A survey of small RNA-encoding genes in Escherichia coli". Nucleic Acids Res. 31 (7): 1813–20. PMC 152812. PMID 12654996. doi:10.1093/nar/gkg297. 
  4. Wassarman KM, Repoila F, Rosenow C, Storz G, Gottesman S (2001). "Identification of novel small RNAs using comparative genomics and microarrays". Genes Dev. 15 (13): 1637–51. PMC 312727. PMID 11445539. doi:10.1101/gad.901001. 
  5. Argaman L, Hershberg R, Vogel J; et al. (2001). "Novel small RNA-encoding genes in the intergenic regions of Escherichia coli". Curr. Biol. 11 (12): 941–50. PMID 11448770. doi:10.1016/S0960-9822(01)00270-6. 
  6. Rivas E, Klein RJ, Jones TA, Eddy SR (2001). "Computational identification of noncoding RNAs in E. coli by comparative genomics". Curr. Biol. 11 (17): 1369–73. PMID 11553332. doi:10.1016/S0960-9822(01)00401-8. 
  7. Schlüter JP, Reinkensmeier J, Daschkey S; et al. (2010). "A genome-wide survey of sRNAs in the symbiotic nitrogen-fixing alpha-proteobacterium Sinorhizobium meliloti". BMC Genomics 11: 245. PMC 2873474. PMID 20398411. doi:10.1186/1471-2164-11-245. 
  8. Axmann IM, Kensche P, Vogel J, Kohl S, Herzel H, Hess WR (2005). "Identification of cyanobacterial non-coding RNAs by comparative genome analysis". Genome Biol. 6 (9): R73. PMC 1242208. PMID 16168080. doi:10.1186/gb-2005-6-9-r73. 
  9. Postic G, Frapy E, Dupuis M; et al. (2010). "Identification of small RNAs in Francisella tularensis". BMC Genomics 11: 625. PMC 3091763. PMID 21067590. doi:10.1186/1471-2164-11-625. 
  10. Liang H, Zhao YT, Zhang JQ, Wang XJ, Fang RX, Jia YT (2011). "Identification and functional characterization of small non-coding RNAs in Xanthomonas oryzae pathovar oryzae". BMC Genomics 12: 87. PMC 3039613. PMID 21276262. doi:10.1186/1471-2164-12-87. 
  11. Crick F (1966). "Codon–anticodon pairing: the wobble hypothesis" (PDF). J Mol Biol 19 (2): 548–55. PMID 5969078. doi:10.1016/S0022-2836(66)80022-0. 
  12. Cao Y, Wu J, Liu Q; et al. (2010). "sRNATarBase: a comprehensive database of bacterial sRNA targets verified by experiments". RNA 16 (11): 2051–7. PMID 20843985. doi:10.1261/rna.2193110. 
  13. Wassarman KM (2007). "6S RNA: a small RNA regulator of transcription". Curr. Opin. Microbiol. 10 (2): 164–8. PMID 17383220. doi:10.1016/j.mib.2007.03.008. 
  14. 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 Christian Hammann; Nellen, Wolfgang (2005). Small RNAs:: Analysis and Regulatory Functions (Nucleic Acids and Molecular Biology). Berlin: Springer. ISBN 3-540-28129-0. 
  15. Ionescu, D; Voss, B; Oren, A; Hess, WR; Muro-Pastor, AM (2010 Apr 30). "Heterocyst-specific transcription of NsiR1, a non-coding RNA encoded in a tandem array of direct repeats in cyanobacteria.". Journal of Molecular Biology 398 (2): 177–88. PMID 20227418. doi:10.1016/j.jmb.2010.03.010. 
  16. Repoila F, Majdalani N, Gottesman S (2003). "Small non-coding RNAs, co-ordinators of adaptation processes in Escherichia coli: the RpoS paradigm". Mol. Microbiol. 48 (4): 855–61. PMID 12753181. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03454.x. 
  17. Benjamin JA, Desnoyers G, Morissette A, Salvail H, Massé E (2010). "Dealing with oxidative stress and iron starvation in microorganisms: an overview". Can. J. Physiol. Pharmacol. 88 (3): 264–72. PMID 20393591. doi:10.1139/y10-014. 
  18. 18,0 18,1 Vogel J, Papenfort K (2006). "Small non-coding RNAs and the bacterial outer membrane". Curr. Opin. Microbiol. 9 (6): 605–11. PMID 17055775. doi:10.1016/j.mib.2006.10.006. 
  19. Delihas N, Forst S (2001). "MicF: an antisense RNA gene involved in response of Escherichia coli to global stress factors". J. Mol. Biol. 313 (1): 1–12. PMID 11601842. doi:10.1006/jmbi.2001.5029. 
  20. Chen S, Zhang A, Blyn LB, Storz G (2004). "MicC, a second small-RNA regulator of Omp protein expression in Escherichia coli". J. Bacteriol. 186 (20): 6689–97. PMC 522180. PMID 15466019. doi:10.1128/JB.186.20.6689-6697.2004. 
  21. Song T, Wai SN (2009). "A novel sRNA that modulates virulence and environmental fitness of Vibrio cholerae". RNA Biol 6 (3): 254–8. PMID 19411843. doi:10.4161/rna.6.3.8371. 
  22. Vogel J (2009). "A rough guide to the non-coding RNA world of Salmonella". Mol. Microbiol. 71 (1): 1–11. PMID 19007416. doi:10.1111/j.1365-2958.2008.06505.x. 
  23. Lenz DH, Mok KC, Lilley BN, Kulkarni RV, Wingreen NS, Bassler BL (2004). "The small RNA chaperone Hfq and multiple small RNAs control quorum sensing in Vibrio harveyi and Vibrio cholerae". Cell 118 (1): 69–82. PMID 15242645. doi:10.1016/j.cell.2004.06.009. 
  24. Bardill JP, Zhao X, Hammer BK (2011). "The Vibrio cholerae quorum sensing response is mediated by Hfq-dependent sRNA/mRNA base-pairing interactions". Mol Microbiol 80 (5): 1381–94. PMID 21453446. doi:10.1111/j.1365-2958.2011.07655.x. 
  25. Li, L; Kwan, HS (2013 Jan). "BSRD: a repository for bacterial small regulatory RNA.". Nucleic Acids Research 41 (Database issue): D233–8. PMID 23203879. doi:10.1093/nar/gks1264. 

Véxase taménEditar

Outros artigosEditar