小分子RNA或調節幽門螺旋杆菌的適應和胃癌的發生

dingka 生物谷


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幽門螺杆菌的長期感染會引起胃癌。但是,人們對幽門螺杆菌適應胃環境的內在機制了解甚少。在最近發表在《Nature Communications》雜誌上的一項研究中,來自日本大阪大學的Hitomi Mimuro揭示了一個幽門螺杆菌非編碼RNA(HPnc4160,也稱為IsoB或NikS)調節病原體對宿主環境的適應性以及細菌致癌蛋白的產生。


(圖片來源:www.nature.com)

據調查,幽門螺杆菌感染患者約占世界總人口的一半,該疾病進一步提高了消化性潰瘍,慢性胃炎,腸癌化病變和胃癌的風險。幽門螺杆菌的基因組多樣性對於其在宿主中持續感染的建立至關重要,很大程度上影響了其對極端胃環境的適應性。幽門螺杆菌高度多樣性的一個典型特征是其外膜蛋白(OMP)的存在,OMP是具有高度抗原性的細胞表面蛋白,它被認為可以使幽門螺杆菌在慢性感染期間擺脫宿主免疫系統的殺傷。

此前研究發現,OMP存在高度的基因突變幾率,其特征為簡單的重復序列,例如單核苷酸重復序列(例如poly-T)和二核苷酸重復序列(例如CT-重復)。這些簡單的重復序列的增加和減少導致細菌種群形成了遺傳上的異質性。然而,目前尚不清楚幽門螺杆菌對宿主的適應性是否僅僅取決於這些簡單重復序列的mRNA的多樣性。


(圖1,幽門螺杆菌體內感染期間HPnc4160編碼區上遊出現T重復序列擴增,進而影響基因表達水平)

由於幽門螺杆菌中普遍存在小調節RNA(sRNA),突變的sRNA也可能改變其靶標mRNA的表達水平;此外,靶序列中的突變也會反過來導致sRNA失調。因此,為了了解幽門螺杆菌的適應機制,作者使用遺傳背景相同的宿主建立了實驗動物感染系統,分析了幽門螺杆菌在感染過程中獲得的細菌基因突變。

(圖2, HPnc4160參與調節多種細菌毒性因子的表達)

在這項研究中,作者發現幽門螺杆菌的一個小的非編碼RNA HPnc4160調節病原體對宿主環境的適應性以及細菌癌蛋白的產生。在感染過程中,幽門螺杆菌中HPnc4160編碼區上遊的T重復序列出現擴增現象,該現象導致HPnc4160的表達降低。通過RNA-seq和iTRAQ分析,作者確定了HPnc4160的多個靶標,包括已知的致癌蛋白cagA。重要的是,作者發現胃癌患者的臨床分離株中HPnc4160的表達低於非癌患者的分離株,而胃癌患者的分離株中HPnc4160靶標的表達則更高。上述發現表明,小分子RNA HPnc4160調節幽門螺杆菌對宿主環境的適應性,並可能調節胃癌的發生。
 
原始出處:Kinoshita-Daitoku, R., Kiga, K., Miyakoshi, M. et al. A bacterial small RNA regulates the adaptation of Helicobacter pylori to the host environment. Nat Commun 12, 2085 (2021). doi.org/10.1038/s41467-021-22317-7

 

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