非编码反义RNA在细菌中的功能研究

Non-coding antisense RNAs (asRNAs) are present in both prokaryotic and eukaryotic species and increasingly, their functional importance are being recognized. Widespread distribution of asRNAs across the entire genome is particularly prominent in bacterial species. asRNAs can pair with sense coding RNAs forming dsRNAs which can be cleaved by RNase III. This process can potentially regulate the expression of sense coding genes. However, the biological functions and physiological significance of pervasive asRNAs in bacteria remain unclear. This project utilizes a novel method of expressing p19 in bacterial genome, which enables the isolation of bacterial RNase III cleavage products (pro-siRNAs) of asRNA and sense RNA pairs, to systematically identify genome-wide asRNA transcription loci. Using Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Enteritidis as the model, we aim to uncover the molecular mechanisms and biological functions of gene-regulatory asRNAs and the significance of wide-spread asRNAs in bacterial physiology and infection processes.

非编码反义RNA(antisense RNA，asRNA)在原核和真核生物中都广泛存在，其生物学重要性也逐渐受到重视。asRNA的转录在细菌基因组中尤其广泛，已知一些细菌中大部分编码基因都存在与其部分重叠和互补的asRNA。asRNA可以和正义RNA互补配对结合形成双链RNA并被RNase III切割和降解，这个过程存在着调控正义编码基因表达的可能性。但是目前并不清楚细菌中广泛存在的asRNA是否具有广泛的基因表达调控作用和其生物学意义。本研究计划应用一种全新的内源表达p19蛋白富集asRNA介导的RNase III降解产物（pro-siRNA）的方法，系统性地发现和研究具有生物学功能的细菌asRNA。以大肠杆菌和肠炎沙门氏菌为模型，通过一系列的分子、遗传、生化和生理实验，发现细菌asRNA调控正义基因表达的分子机制，揭示asRNA和RNase III在细菌生理和感染中的功能和重要性。

非编码反义RNA（antisense RNA，asRNA）在原核和真核生物中都广泛存在，其生物学重要性也逐渐受到重视。asRNA的转录在细菌基因组中尤其广泛，已知一些细菌中大部分编码基因都存在与其部分重叠和互补的asRNA。asRNA可以和正义编码RNA互补配对结合形成双链RNA（dsRNA）并被RNase III切割和降解，这个过程存在着调控正义编码基因表达的可能性。但是之前并不清楚细菌中广泛存在的asRNA是否具有广泛的基因表达调控作用和有何生物学意义。本项目利用原创的内源表达p19蛋白富集小dsRNA的方法，以细菌基因组中广泛存在的asRNA的未知生物学意义为研究重点，首先在大肠杆菌中发现并鉴定了多个全新的asRNA，确证了一些asRNA具有调控正义编码基因的能力，深入研究了asRNA的分子机制和生理作用。进一步将这个新方法扩展到了多种致病细菌的研究体系中，揭示了asRNA在多种细菌基因组中广泛转录的位点以及asRNA和RNase III在细菌感染中的可能作用，由此提出了抗细菌感染的新方法。研究成果对理解非编码RNA复杂的转录和调控机制具有重要的科学意义，并且为建立高效的细菌RNA工厂提供了理论基础。