_ ARN-urile bacteriene au mai scurte durate de viață decât cele așteptate

Dezintegrarea acidului ribonucleic (ARN) este un mecanism crucial pentru controlul expresiei genelor ca răspuns la stresul mediului. Cercetătorii de la Institutul Helmholtz pentru Cercetarea Infecțiilor pe bază de ARN (HIRI) și de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) au dezvoltat o abordare statistică care permite o predicție mai precisă a timpilor de înjumătățire ARN în bacterii.

Folosind această nouă metodă, echipa a descoperit că timpul de înjumătățire al ARN în Salmonella este de trei ori mai scurt decât se presupunea anterior. În plus, ei aruncă o lumină suplimentară asupra rolului proteinelor de legare a ARN-ului în dezintegrarea ARN. Rezultatele au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bacteriile necesită proteine ​​specifice pentru a se înmulți, iar modelul pentru aceste proteine ​​este încorporat în materialul lor genetic. Biosinteza proteinelor are loc în două etape: Informațiile conținute în ADN sunt transcrise în acid ribonucleic mesager (ARNm), care este apoi tradus în proteine. Pentru a supraviețui, microorganismele trebuie să își adapteze rapid proteomul, întregul tuturor proteinelor, la condițiile de mediu în schimbare. Alături de transcripție și traducere, dezintegrarea ARN este unul dintre procesele cheie care controlează producția de proteine.

Metodele obișnuite pentru determinarea stabilității ARN bacterian, cum ar fi utilizarea antibioticului rifampicin, sunt predispuse la erori care pot distorsionează rezultatele obținute. Cercetătorii de la Institutul Helmholtz pentru Cercetarea infecțiilor pe bază de ARN (HIRI) și de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) au dezvoltat o nouă abordare pentru a corecta aceste efecte confuze.

„Combinăm un randament ridicat. date genomice cu un model statistic bayesian. Această abordare bayesiană ne permite să specificăm diferite ipoteze pentru modul în care au fost generate seturile de date. Putem apoi testa direct cât de bine explică aceste ipoteze concurente datele observate", spune Lars Barquist. Biologul computațional, care a inițiat studiul, conduce un grup de cercetare la Institutul Helmholtz Würzburg, un site al Centrului Helmholtz pentru Cercetarea Infecțiilor (HZI) Braunschweig, în cooperare cu JMU. Barquist este, de asemenea, profesor la Universitatea din Toronto din Canada.

„Această metodă permite analiza stabilității ARN în diferite condiții sau în tulpini mutante. Este un instrument nou și puternic pentru extragerea parametrilor biologici din complexe. seturi de date”, elaborează Barquist.

Mai puțin timp decât se anticipase

Folosind noua abordare, oamenii de știință au investigat timpul de înjumătățire al ARN-urilor din Salmonella enterica serovar Typhimurium. În mod surprinzător, ei au descoperit că timpul de înjumătățire al moleculelor este de aproximativ trei ori mai scurt decât se credea anterior - puțin sub un minut în loc de aproximativ trei minute. Datele din studiu sugerează că timpul de înjumătățire al ARN-urilor bacteriene în general a fost semnificativ supraestimat. Acest lucru este probabil să conducă la o reevaluare mai largă a ratelor de dezintegrare pentru alte bacterii, deoarece acestea au fost de obicei determinate folosind testul de stabilitate a ARN-ului rifampicinei.

„Ratele de dezintegrare a ARN sunt unul dintre parametrii fundamentali care guvernează expresia genelor. Descoperirile noastre au implicații pentru aproape toate studiile care se ocupă cu adaptarea transcriptomului, cantitatea totală a tuturor genelor transcrise și proteomul bacteriilor la diferite medii, cum ar fi în timpul infecției sau după tratamentul cu antibiotice”, explică Laura Jenniches, cercetător postdoctoral în Grupul lui Barquist și primul autor al studiului.

Noua tehnică a oferit echipei, de asemenea, oportunitatea de a analiza mai îndeaproape interacțiunile dintre proteinele de legare a ARN (RBP) și dezintegrarea ARN. Deși se știe că aceste proteine ​​sunt implicate în reglarea post-transcripțională în bacterii, influența lor asupra timpului de înjumătățire al ARN nu a fost studiată temeinic.

Cercetătorii au identificat cohorte semnificative de transcriere a căror stabilitate s-a schimbat după ce proteinele de legare a ARN-ului au fost doborâte. Aceste observații oferă noi perspective asupra rolului RBP în modelarea transcriptomului și sugerează că aceste proteine ​​joacă roluri suprapuse în menținerea echilibrului celular.

„Metoda noastră ne permite să examinăm activitatea rețelei RBP mai detaliat. și obțineți informații despre modul în care proteinele controlează răspunsurile la stres. Acest studiu este un prim pas către o mai bună înțelegere a reglementării globale coordonate de RBP în agenții patogeni bacterieni", spune Barquist.

(Fluierul)