hmsT 3'非翻译区介导的mRNA稳定性研究

To adapt the ever-changing environment, bacteria can regulate mRNA stability to accurately produce appropriate protein. HmsT plays an important role in the regulation of biofilm formation in Y. pestis. Our preliminary data suggested that the mutation of 3’untranslated region (3’UTR) of hmsT resulted in increased hmsT mRNA stability. The study is relatively clear about the 3'UTR-mediated mRNA stability in eukaryotes, however, the 3'UTR-mediated mRNA stability in bacteria needs to be explored further. This project aims to identify the cis-acting element and trans-acting factor involved in the regulation of mRNA stability mediated by hmsT 3'UTR, and unravel the mechanism of 3'UTR-mediated hmsT mRNA stability regulation. This project will not only make a significant breakthrough on the function study of the untranslated region of bacteria RNA, enhance our understanding of the mechanism of mRNA stability in bacteria, but also will be helpful to study the mechanism of biofilm formation and regulation in bacteria.

细菌通过调节mRNA的稳定性精确调控蛋白合成，由此更好地适应不断变化的环境。HmsT在鼠疫耶尔森氏菌（Y. pestis）生物被膜的形成中发挥重要作用，我们的初步研究结果表明，Y. pestis中HmsT编码基因的3'非翻译区（3'UTR）的突变导致hmsT基因mRNA稳定性的增加。目前关于真核生物RNA的3'UTR所引起的mRNA稳定性研究较为清楚，但有关细菌中3'UTR介导的mRNA稳定性研究则有待进一步探索。本项目拟通过对hmsT 3'UTR调控mRNA稳定性的研究，找出参与该调控过程的相关顺式作用成分以及反式作用因子，初步阐明3'UTR调控hmsT mRNA稳定性的机制。本项目研究不仅会在细菌mRNA非翻译区功能研究上有较大突破，丰富对细菌mRNA稳定性调控机制的认识，而且有助于细菌生物被膜的形成及调控机制的研究。

细菌通过调节mRNA的稳定性精确调控蛋白合成，由此更好地适应不断变化的环境。在鼠疫耶尔森氏菌（Y. pestis）中，二磷酸环化酶HmsT通过合成第二信使c-di-GMP来促进生物被膜形成。前期实验发现hmsT 3'UTR突变会增加hmsT mRNA稳定性。本项目主要研究了hmsT 3'UTR在mRNA稳定性中的调控作用。研究结果发现，hmsT 3'UTR中可能存在多个调控成分协同发挥作用参与mRNA的衰减，而多聚核苷酸磷酸化酶PNPase在一定程度上参与了这一衰减过程。此外，hmsT 3'UTR调控hmsT表达会受温度影响，其在37°C和26°C会显著抑制基因表达，而在21°C这种调控作用则不明显。我们的研究结果表明，3'UTR可能通过精确而快速的方式参与hmsT表达从而使鼠疫耶尔森氏菌精准掌控c-di-GMP的合成，最终调节生物被膜形成以适应不断变化的宿主环境。另外，一系列初步实验结果表明，在鼠疫耶尔森氏菌中3'UTR对于mRNA衰减过程的调控作用可能普遍存在。本项目研究不仅在细菌mRNA非翻译区功能研究上有突破，丰富了对细菌mRNA稳定性调控机制的认识，而且有助于细菌生物被膜的形成及调控机制的研究。