Accès libre

Interactions between Small Regulatory RNAs and Two-Component Signal Transduction Systems in Gram-Negative Bacteria

Karolina Jaworska
Karolina Jaworska
, 
Weronika Staniszewska
Weronika Staniszewska
, 
Patrycja Gomza
Patrycja Gomza
, 
Paula Rożen
Paula Rożen
, 
Katarzyna Brzostek
Katarzyna Brzostek
 et 
Adrianna Raczkowska
Adrianna Raczkowska
   | 30 nov. 2022
Advancements of Microbiology's Cover Image
À propos de cet article
Article précédent
Article suivant
Citez
Publié en ligne: 30 nov. 2022
Pages: 191 - 204
Reçu: 01 avr. 2022
Accepté: 01 sept. 2022
DOI: https://doi.org/10.2478/am-2022-020
Mots clés
© 2022 Karolina Jaworska et al., published by Sciendo
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Ryc. 1

Podział prokariotycznych sRNA w oparciu o sposób działaniaW oparciu o sposób działania można wyróżnić dwa rodzaje sRNA: sRNA oddziałujące z częściowo lub w pełni komplementarnymi regionami w innych cząsteczkach RNA (A) oraz wiążące się z białkami (B) Antysensowe RNA może być kodowane in cis, tworzy wtedy pełne dupleksy z docelowym mRNA, lub in trans i tworzy wówczas częściowe, krótkie dupleksy z mRNA. sRNA wiążące białka mogą działać poprzez sekwestrację polimerazy RNA lub sekwestrację regulatorów translacji. We wszystkich przypadkach wiązanie sRNA może aktywować lub hamować translację docelowego mRNAlub funkcję białka, z którym oddziałuje. Na podstawie [30 i 108].
Podział prokariotycznych sRNA w oparciu o sposób działaniaW oparciu o sposób działania można wyróżnić dwa rodzaje sRNA: sRNA oddziałujące z częściowo lub w pełni komplementarnymi regionami w innych cząsteczkach RNA (A) oraz wiążące się z białkami (B) Antysensowe RNA może być kodowane in cis, tworzy wtedy pełne dupleksy z docelowym mRNA, lub in trans i tworzy wówczas częściowe, krótkie dupleksy z mRNA. sRNA wiążące białka mogą działać poprzez sekwestrację polimerazy RNA lub sekwestrację regulatorów translacji. We wszystkich przypadkach wiązanie sRNA może aktywować lub hamować translację docelowego mRNAlub funkcję białka, z którym oddziałuje. Na podstawie [30 i 108].

Ryc. 2

Budowa typowego dwuskładnikowego systemu transdukcji sygnałuNajprostszy dwuskładnikowy system transdukcji sygnału, składa się z kinazy histydynowej (HK) oraz regulatora odpowiedzi (RR), który najczęściej wiążąc się z DNA pełni rolę aktywatora lub represora transkrypcji regulowanych genów. Po odebraniu sygnału ze środowiska kinaza histydynowa ulega autofosforylacji. Przekazanie sygnału, czyli transfer grupy fosforanowej zachodzi pomiędzy resztą histydyny w kinazie, a asparaginianem w białku regulatorowym. CM – błona cytoplazmatyczna. Na podstawie [12].
Budowa typowego dwuskładnikowego systemu transdukcji sygnałuNajprostszy dwuskładnikowy system transdukcji sygnału, składa się z kinazy histydynowej (HK) oraz regulatora odpowiedzi (RR), który najczęściej wiążąc się z DNA pełni rolę aktywatora lub represora transkrypcji regulowanych genów. Po odebraniu sygnału ze środowiska kinaza histydynowa ulega autofosforylacji. Przekazanie sygnału, czyli transfer grupy fosforanowej zachodzi pomiędzy resztą histydyny w kinazie, a asparaginianem w białku regulatorowym. CM – błona cytoplazmatyczna. Na podstawie [12].

Ryc. 3

Sposoby oddziaływań sRNA z TCSW odpowiedzi na sygnały środowiskowe dwuskładnikowe systemy transdukcji sygnału wpływają na poziom ekspresji wybranych sRNA, a te z kolei kontrolują ekspresję określonych genów w wieloraki sposób: (A) Kilka homologicznych sRNA działa na jeden cel, przy czym każdy sRNA ma zasadniczo taki sam wpływ na cel, jak wszystkie razem. Utrata jednego lub kilku sRNA jest kompensowana przez podwyższony poziom pozostałych sRNA (działanie zastępcze). (B) W przypadku addytywnie działających sRNA, każdy sRNA przyczynia się do zahamowania ekspresji docelowego genu, a najwyższy poziom hamowania osiąga się wtedy, gdy wszystkie sRNA działają razem. (C) Homologiczne sRNA mogą działać zastępczo na jeden gen, ale addytywnie na inny, ekspresja obu sRNA jest regulowana przez wspólny TCS, ale wyłącznie sRNA1 jest regulowane działaniem drugiego, jego aktywacja z kolei ma wpływ na cel 2, ale nie na cel 1. (D) sRNA1 działa pośrednio poprzez zapobieganie degradacji sRNA2, ten zaś reguluje ekspresję określonego genu. Na podstawie [31].
Sposoby oddziaływań sRNA z TCSW odpowiedzi na sygnały środowiskowe dwuskładnikowe systemy transdukcji sygnału wpływają na poziom ekspresji wybranych sRNA, a te z kolei kontrolują ekspresję określonych genów w wieloraki sposób: (A) Kilka homologicznych sRNA działa na jeden cel, przy czym każdy sRNA ma zasadniczo taki sam wpływ na cel, jak wszystkie razem. Utrata jednego lub kilku sRNA jest kompensowana przez podwyższony poziom pozostałych sRNA (działanie zastępcze). (B) W przypadku addytywnie działających sRNA, każdy sRNA przyczynia się do zahamowania ekspresji docelowego genu, a najwyższy poziom hamowania osiąga się wtedy, gdy wszystkie sRNA działają razem. (C) Homologiczne sRNA mogą działać zastępczo na jeden gen, ale addytywnie na inny, ekspresja obu sRNA jest regulowana przez wspólny TCS, ale wyłącznie sRNA1 jest regulowane działaniem drugiego, jego aktywacja z kolei ma wpływ na cel 2, ale nie na cel 1. (D) sRNA1 działa pośrednio poprzez zapobieganie degradacji sRNA2, ten zaś reguluje ekspresję określonego genu. Na podstawie [31].

Ryc. 4

Kontrola ekspresji białek błony zewnętrznej u E. coli za pomocą sRNA i TCS EnvZ/OmpRPotranskrypcyjna modulacja ekspresji poryn jest precyzyjnie kontrolowana przez zestaw sRNA w wyniku działania różnych bodźców odbieranych przez TCS EnvZ/OmpR. Ponadto inne czynniki, takie jak faza wzrostu, dostępność składników odżywczych i temperatura również wpływają na ekspresję genów kodujących sRNA (czarne strzałki). Pozytywną kontrolę ekspresji genów zaznaczono niebieskimi strzałkami, natomiast negatywną czerwonymi liniami tępo zakończonymi, linia kropkowana wskazuje na fosfotransfer. Na podstawie [103].
Kontrola ekspresji białek błony zewnętrznej u E. coli za pomocą sRNA i TCS EnvZ/OmpRPotranskrypcyjna modulacja ekspresji poryn jest precyzyjnie kontrolowana przez zestaw sRNA w wyniku działania różnych bodźców odbieranych przez TCS EnvZ/OmpR. Ponadto inne czynniki, takie jak faza wzrostu, dostępność składników odżywczych i temperatura również wpływają na ekspresję genów kodujących sRNA (czarne strzałki). Pozytywną kontrolę ekspresji genów zaznaczono niebieskimi strzałkami, natomiast negatywną czerwonymi liniami tępo zakończonymi, linia kropkowana wskazuje na fosfotransfer. Na podstawie [103].

Ryc. 5

Wpływ białka OmpR oraz sRNA OmrA/OmrB na ruchliwość i tworzenie biofilmu u EnterobacteriaceaeWpływ kluczowych regulatorów na ekspresję genów, których produkty związane są z ruchliwością i tworzeniem biofilmu przedstawiono za pomocą czarnych linii. Czerwone linie przedstawiają potranskrypcyjną inhibicję z udziałem sRNA. Niebieskie linie przedstawiają aktywację z udziałem białka OmpR. Na podstawie [80 i 85].
Wpływ białka OmpR oraz sRNA OmrA/OmrB na ruchliwość i tworzenie biofilmu u EnterobacteriaceaeWpływ kluczowych regulatorów na ekspresję genów, których produkty związane są z ruchliwością i tworzeniem biofilmu przedstawiono za pomocą czarnych linii. Czerwone linie przedstawiają potranskrypcyjną inhibicję z udziałem sRNA. Niebieskie linie przedstawiają aktywację z udziałem białka OmpR. Na podstawie [80 i 85].
eISSN:
2545-3149
Langues:
Anglais, Polaco
Périodicité:
4 fois par an
Sujets de la revue:
Life Sciences, Microbiology and Virology
RSS Feed de la revue