Расшифровка влияния взаимодействий малых РНК в отдельных бактериальных клетках

Новое исследование под руководством учёных из Университета Иллинойса впервые описывает влияние взаимодействий малых РНК (sRNA) в отдельных бактериальных клетках. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications, статья отмечена редакцией.

Бактериальные sRNA часто регулируют стрессовые реакции, взаимодействуя с целевой мРНК через спаривание оснований, что влияет на её стабильность или эффективность трансляции. Хелперный белок Hfq облегчает связывание РНК и стабилизирует sRNA. Хотя кинетику взаимодействий sRNA-мРНК изучали in vitro, влияние мутаций на спаривание оснований in vivo оставалось малоизученным.

Исследователи использовали математическое моделирование и количественную микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы визуализировать и подсчитывать отдельные молекулы sRNA и мРНК внутри клеток. Они изучили последствия изменения отдельных пар оснований на кинетические параметры регуляции, например, время поиска sRNA своей мишени.

Работа сфокусирована на sRNA SgrS, которая синтезируется при избытке сахара. Ранее было показано, что SgrS вместе с Hfq связывается с мРНК ptsG (кодирует часть транспортной системы глюкозы), подавляя её трансляцию и замедляя транспорт.

С помощью высокопроизводительного секвенирования учёные проанализировали тысячи мутантов, чтобы найти ключевые области SgrS, важные для регуляции ptsG.

Ключевые выводы:

• Мутации в отдельных парах оснований оказывали относительно слабое влияние на регуляцию.
• Намного более сильный эффект наблюдался при мутациях в sRNA, нарушающих её взаимодействие с белком-шапероном Hfq. В этом случае sRNA медленнее находила цель-мРНК и быстрее диссоциировала.
• Даже при нарушенном спаривании оснований регуляция ptsG с помощью SgrS всё равно происходила, если присутствовал Hfq. Это подчёркивает его ключевую роль в стабилизации взаимодействия.

Исследование показало, что измеренные различия в скоростях ассоциации и диссоциации из-за одиночных неспаренных оснований были намного меньше, чем предсказанные термодинамически. Это указывает на важную и ещё не до конца изученную роль шаперонных белков в поиске мишени.

Группа Вандерпул продолжает сотрудничество для изучения кинетических параметров других мишеней SgrS с целью понять иерархию регуляции.