6S / SsrS RNA

分子生物学の分野では、6S RNAは最初に同定され配列決定された非コードRNAの1つです。 ^{[ 1 ]}細菌細胞内でのその機能は最近まで不明でした。2000年代初頭、科学者たちは6S RNAの機能がシグマ70依存性遺伝子転写の調節因子であることを発見しました。すべての細菌RNAポリメラーゼにはシグマ因子と呼ばれるサブユニットがあります。シグマ因子は、DNAプロモーター結合とRNA転写開始部位を制御するため重要です。シグマ70は、大腸菌で最初に発見されたものです。 ^{[ 2 ] [ 3 ]}

6S RNAの構造は1971年に定義されました。^{[ 2 ]}これは184ヌクレオチドからなる小さなRNA鎖です。6S RNAは長い二本鎖構造で、一本鎖ループを持っています。その構造はDNA構造の開いたプロモーター複合体に似ています。さまざまな分析により、6S RNAは二次構造を形成できることがわかりました。^{[ 4 ]}二次構造は2つの不規則ならせん状のステム領域からなり、中央結び目と呼ばれる大きなコアループを形成します。

6S RNA の機能は、E. coli細胞の生存のために転写を調節することであり、このプロセスに不可欠である。^{[ 5 ]} 6S RNA は、シグマ70 特異性因子を含むRNA ポリメラーゼホロ酵素と特異的に結合する。この相互作用により、定常期にはシグマ70 依存性プロモーターからの発現が抑制される。 ^{[ 6 ]} これにより、シグマ70 依存性プロモーターからの転写が活性化される。したがって、E. coliが対数増殖期から定常期に変化する間、6S RNA は転写の調節因子として機能する。6S RNAホモログは、最近、ほとんどの細菌ゲノムで同定されている。^{[ 3 ] [ 7 ]} ポリメラーゼ ホロ酵素は、ハウスキーピング シグマ因子を含み、成長のさまざまな段階で発現することができる。多くのシュードモナス門細菌では、6S RNAは、推定メテニルテトラヒドロ葉酸合成酵素である大腸菌YgfAタンパク質の相同体をコードする転写産物から処理される可能性がある。分岐した6S RNAは、他の細菌系統でも同定されている。^{[ 8 ] [ 9 ]} purD RNAモチーフは、実験的に6S RNAと重複することが示されている。^{[ 8 ]} 6S RNAのノックアウトを行うことで、6S RNAの活性を調べることができる。6S RNAに突然変異を持つ株は、20日以上連続培養した後、野生型細胞と比較して寿命が短くなる。変異6S細胞を野生型細胞と一緒に培養すると、その後の数日間の成長において、わずかに不利になる。^{[ 10 ]}

最近発見された 6S の相同体は、2 つのBacillus subtilis RNA とシアノバクテリアRNA です。 2 つの 6S RNA、6S-1 と 2 は、それらをコードする遺伝子 bsrA と B とともに、ゲノムのさまざまな位置に存在します。 定常期では、B. subtilisの 6S-1 の欠失は、その成長の阻害をもたらします。一方、6S-2 RNA の欠失は、定常期の成長と胞子形成に影響を与えないようです。 ^{[ 11 ]} 6S RNA の保存された特徴は、DNA テンプレートの構造を複製することによって RNA ポリメラーゼに結合することを示しています。^{[ 12 ]}プロモーター依存性の転写調節は 6S RNA によって媒介され、一部のプロモーターは 6S RNA の存在下でダウンレギュレーションされ、一部は感受性がありません。遺伝子発現研究により、6S RNAはさまざまなグローバル経路に組み込まれていることが明らかになった。例えば、Crp、FNRなどの転写に影響を与えるさまざまな因子や翻訳機構を調節している。^{[ 13 ]}

科学者たちは、6S RNAがRNAポリメラーゼの活性部位に結合し、RNA合成に必要なRNA合成の鋳型として機能することを発見した。^{[ 14 ]} 6S RNAは様々なプロモーターで3´〜5´倍の転写を下方制御するが、定常期後期には転写を阻害しない。栄養不足の環境では、6S RNAによる転写制御は、おそらく資源消費の方向転換を通じて、細胞の生存率の変化につながる。^{[ 13 ]}

SDS-PAGE分析により、大腸菌に6S RNAが存在することが確認され、全リボソーム数の約25%を占めている。大腸菌ゲノムには1000～1500分子が存在すると推定されている。6S RNAはリボソームとは関連していないようだが、いくつかのタンパク質と複合体を形成し、11S付近に移動する。^{[ 15 ]}

6S RNAはRNAポリメラーゼの調節因子であり、細菌に豊富に存在します。研究によると、6S RNAはRNAポリメラーゼと複合体を形成して転写を開始します。細胞内で6S RNAが欠乏すると、表現型が変化します。^{[ 13 ]}

6S RNAのユニークな特徴は、RNA合成の鋳型として機能し、RNAの長さと量は細胞生理に応じて変化することです。pRNA合成は、阻害を解除できるRNAポリメラーゼを放出するため重要です。^{[ 16 ]}

構造的および機能的解析により、RNAポリメラーゼと大腸菌6S RNAの相互作用が明らかになった。6S RNAの機能的多様性は、ゲノムワイドなトランスクリプトーム研究によって発見された。最近の多くの研究は、6S RNAが、制限された条件やストレス下での細胞資源の効率的な利用を調節する守護者として機能していることを示唆している。^{[ 17 ]}定常期にシグマ70依存性RNAポリメラーゼホロ酵素と相互作用することにより、高存在量の6S RNAが遺伝子転写に影響を与え、飢餓などの課題に対する細菌の応答調節につながることが発見された。^{[ 11 ]}

大腸菌の6S rRNAは、対数増殖期および定常期初期を通じて著しく増加する。したがって、6S rRNAの増加は遺伝子発現の変化を調節し、栄養不足や高密度細胞などの環境ストレスへの適応を促進すると考えられる。

細菌の病原性における6S RNAの役割が特定されており、  特に病原性が複製とストレス耐性に関連しているL. pneumophilaとSalmonella enterica血清型Typhimuriumが含まれる。^{[ 18 ]}

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