ARN pequeno bacteriano

Un ARN pequeno bacteriano (sRNA) é unha pequena molécula de ARN non codificante (de 50-250 nucleótidos) producida por bacterias. Os ARN pequenos están moi estruturados e conteñen varios motivos en talo-bucle.^[1][2] Identificáronse numerosos ARN pequenos utilizando análises computacionais ou técnicas de laboratorio como micromatrices (microarrays) e o northern blot en varias especies bacterianas como Escherichia coli, a alfaproteobacteria fixadora de nitróxeno Sinorhizobium meliloti, a cianobacteria mariña Francisella tularensis (axente causante da tularemia) e o patóxeno de plantas Xanthomonas oryzae patovar oryzae.^{[3][4][5][6][7][8][9][10]}

Na década de 1960, empezou a utilizarse a abreviación sRNA para referirse a "ARN soluble", o cal hoxe se coñece como ARN transferente ou ARNt (para un exemplo usado nese sentido ver ^[11]). Despois pasou a usarse co significado small ARN (ARN pequeno) bacteriano.

Función

Os ARN pequenos poden unirse a unha proteína diana, e dese xeito modificar a función da proteína, ou unirse a un determinado ARNm e regular a expresión xénica. Os ARN pequenos antisentido poden clasificarse en ARN pequenos que actúan en cis, nos que hai un solapamento entre o ARN antisentido e o xene diana, e os ARN codificados en trans, onde o xene de ARN antisentido está separado do xene diana.^[1][12] Os ARN pequenos poden exercer as seguintes funcións:

Mantemento

Entre as dianas sobre as que actúan os ARN pequenos están varios xenes de mantemento (house-keeping). O ARN de 6S únese á ARN polimerase e regula a transcrición, o ARNtm (ARN transferente-mensaxeiro ou tmRNA) exerce funcións na síntese de proteínas, como o reciclado dos ribosomas bloqueados, o ARN de 4,5S regula a partícula de recoñecemento do sinal (SRP), que se require para a secreción de proteínas, e a RNase P está implicada na maduración de ARNts.^[13][14]

Resposta ao estrés

Moitos ARN pequenos están implicados na regulación da resposta ao estrés. Exprésanse en condicións de estrés como o choque térmico frío, a falta de ferro, o comezo da resposta SOS (aos danos no ADN) e o estrés de azucres.^[14] As cianobacterias producen o ARN pequeno NsiR1 (RNA1 inducido por estrés de nitróxeno) en condicións de deprivación de nitróxeno.^[15]

Regulación de RpoS

O xene RpoS de E. coli codifica o sigma 38, que é un factor sigma, que regula a resposta ao estrés e actúa como un regulador transcricional de moitos xenes implicados na adaptación celular. A tradución de RpoS está regulada polo menos por tres ARN pequenos chamados DsrA, RprA e OxyS. DsrA e RprA activan ambos os dous a tradución de RpoS por apareamento de bases nunha rexión na secuencia líder do ARNm de RpoS e impiden a formación da forquita que deixa libre o sitio de carga do ribosoma. Pola súa parte, OxyS inhibe a tradución de RpoS. Os niveis de DsrA increméntanse en resposta ás baixas temperaturas e ao estrés osmótico, e os niveis de RprA levels aumentan en resposta ao estrés osmótico e estrés da superfcie celular, elevando os niveis de expresión de RpoS en resposta a esas condicións. Os niveis de OxyS increméntanse en resposta ao estrés oxidativo, dese modo inhibindo a RpoS cando se dan esas condicións.^[14][16][17]

Regulación das proteínas da membrana externa

A membrana externa das bacterias gramnegativas actúa como unha barreira para impedir a entrada de toxinas ao interior da célula bacteriana, e xoga un papel na supervivencia da célula bacteriana en diversos ambientes. Entre as proteínas da membrana externa (OMPs) están as porinas e as adhesinas. Moitos ARN pequenos regulan a expresión de proteínas da membrana externa. As porinas OmpC e OmpF son responsables do transporte de metabolitos e toxinas. A expresión de OmpC e OmpF está regulada polos ARN pequenos MicC e MicF en resposta ás condicións de estrés.^[18][19][20] A proteína da membrana externa OmpA serve para ancorar a membrana externa á capa de mureína no espazo periplásmico. A súa expresión está regulada á baixa na fase estacionaria do crecemento celular. En E. coli o ARN pequeno MicA fai diminuír os niveis de OmpA, e en Vibrio cholerae o ARN pequeno VrrA reprime a síntese de OmpA en resposta ao estrés.^[18][21]

Virulencia

Nalgunhas bacterias os ARN pequenos regulan a virulencia de xenes. En Salmonella o ARN InvR reprime a síntese da principal proteína da membrana externa OmpD, e o ARN pequeno SgrS regula a expresión da proteína efectora segregada SopD.^[22] En Staphylococcus aureus o RNAIII regula varios xenes implicados na produción de toxinas e encimas e proteínas da superficie celular.^[14] Os ARN pequenos FasX e Pel de Streptococcus pyogenes están codificados en loci asociados coa virulencia. O ARN Pel activa a síntese de proteínas asociadas á superficie e segregadas.^[14]

Percepción do quórum

En especies de Vibrio os ARN pequeno Qrr e a proteína chaperona Hfq están implicados na regulación da percepción do quórum. Os ARN pequenos Qrr regulan a expresión de varios ARNm entre os que se inclúen os reguladores mestres da percepción do quórum LuxR e HapR.^[23][24]

Bases de datos

BSRD (kwanlab.bio.cuhk.edu.hk/BSRD) é unha base de datos para as secuencias de ARN pequenos publicadas, que contén moitas anotacións útiles e perfís de expresión.^[25]