近日，病原生物学系暨教育部/卫计委医学分子病毒学重点实验室青年教师王川博士在细菌非编码RNA研究中取得重要进展，在前期基础上进一步明确了细菌mRNA的3’端非翻译区可以被RNA酶加工，生成具有转录后调控作用的非编码RNA以协同其“母体”基因所编码的蛋白发挥作用。相关研究成果于12月21日以“The conserved 3′ UTR-derived small RNA NarS mediates mRNA crossregulation during nitrate respiration”为题在线发表于国际著名学术期刊《核酸研究》（Nucleic Acid Research）。
       与真核生物中miRNA、lncRNA等非编码RNA相似，细菌中存在一类长度为50-200碱基的非编码RNA称之为小RNA（sRNA），能通过碱基互补配对与靶基因的mRNA结合来调控其表达。最近几年的研究发现sRNA既可以通过转录的方式产生，也可以通过RNA酶剪切的方式从已知蛋白编码基因mRNA的3’端非翻译区（3‘UTR）衍生。在前期的研究中，王川博士与合作者证明了这些3’UTR衍生的sRNA并非简单的降解产物，而是具有生物学调控功能的RNA（EMBO J. 2017.36(8):1029-1045.）。

 

       在本课题的研究中，王川博士与合作者、德国维尔茨堡大学Jörg Vogel教授课题组对这一调控的生物学意义进行了进一步的研究。研究者以鼠伤寒沙门氏菌硝酸盐转运蛋白NarK为对象，鉴定了其mRNA 3’UTR可以被RNA酶剪切生成sRNA NarS。NarS在RNA伴侣蛋白Hfq的协助下调控亚硝酸盐转运蛋白NirC的mRNA结合并抑制其翻译。有趣的是，NarS的调控抑制作用仅限于NirC，对处于同一个操纵子的其它编码基因如亚硝酸盐还原酶NirBD等均无作用。进一步研究其生物学意义发现，细菌在无氧的情况下会会同时激活硝酸盐及亚硝酸盐转运系统进行无氧呼吸；为了防治亚硝酸盐过量累计的毒性，亚硝酸盐还原蛋白NirBD会将亚硝酸盐还原成氨并释放电子；而处在同一操纵子中的亚硝酸盐转运蛋白则继续向胞内转运过量的亚硝酸盐离子；两者生物学功能之间的矛盾则由sRNA NarS来协调。其抑制NirC的表达的同时保留NirBD的功能，是的细菌在有足够的电子供体进行无氧呼吸的同时不受到亚硝酸盐毒力的影响。
       王川博士为该论文第一作者及共同通讯作者， Jörg Vogel教授为本文共同通讯作者。基础医学院高谦教授、美国塔夫茨大学晁彦杰博士等为文章的共同作者。研究获得了国家自然科学基金委，上海市教委“晨光计划”等项目资助。