RNA باکتری ها در محیط سلولی

توالی یابی RNA

ظهور رویکردهای محاسباتی و توالی یابی RNA با توان بالا در دهه گذشته ، تعداد فزاینده ای از مولکول های RNA را در باکتری ها با عملکردهای حیاتی در فرآیندهای متابولیکی ، فیزیولوژیکی و بیماریزایی برجسته کرده است. در حال حاضر اطلاعاتی در مورد تعداد زیادی از مولکول‌های RNA باکتریایی در دسترس است که اهداف و عملکرد آن ها تا حد زیادی ناشناخته است.اخیراً شواهدی مبنی بر «زبان» جدیدی برای ارتباط بین میزبان و باکتری‌ها پدید آمده است ، که مبتنی بر شناسایی RNAهای تنظیم‌ کننده در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها می باشد. درک ما از نقش های بالقوه RNA اکنون فراتر از نامگذاری های کلاسیک RNA های پیام رسان ، ریبوزومی و انتقالی است. کشف سیگنال‌های (miRNA) تولید شده توسط یک سلول برای تأثیر بر بیان ژن در سلول دیگر، RNA را به عنوان یک زبان ارتباطی بین سلولی نشان داده است که آن ها را به عنوان یک هدف بالقوه برای پاتوژن‌های باکتریایی شناسایی می‌کند.

RNA باکتریایی

امروزه ، RNA باکتریایی به عنوان یک “الگوی مولکولی مرتبط با پاتوژن” (PAMP) شناخته شده است که در پاسخ انسان به عفونت نقش دارد. این امر با درک این موضوع همراه شده است که RNA، باکتریایی فقط یک محرک ساده و یکنواخت سیستم ایمنی غیر اختصاصی نیست ، بلکه یک سیگنال چند وجهی پیچیده است. به عنوان مثال ، در دسترس بودن افتراقی حسگرهای تشخیص RNA در میزبان ، تفاوت در مکان یابی درون سلولی آن ها و نیاز به تمایز بین RNA “خود” و “خارجی”، توانایی پیچیده میزبان را برای شناسایی RNA نفوذی و ایجاد یک پاسخ دفاعی تعریف می کند. به موازات آن ، باکتری ها می توانند RNA خود را به میزبان برسانند. به عنوان مثال ، با استفاده از وزیکول های غشایی (MVs) که ممکن است از محموله آن ها در حین تحویل به بخش های خاص سلول میزبان محافظت کنند.

منابع RNA باکتری ها

سلول های مخاطی و بافت های آلوده ، به طور منظم در معرض RNA باکتری های لیز شده و سایر میکروارگانیسم ها قرار می گیرند. بافت‌ها و مایعات انسانی حاوی سطوح بالایی از RNase‌ها ، در حجم چند صد نانوگرم در میلی‌لیتر می باشند ، که انتظار می‌ رود  RNA ها را تجزیه کنند. با این حال ،miRNA  های میزبان که متصل به پروتئین‌ها ، لیپیدها و لیپوپروتئین‌ها هستند از RNase های خارجی محافظت می‌شوند. هم چنین ساختار ثانویه و سوم برخی از مولکول‌های RNA نیز احتمالاً محافظت در برابر تخریب را فراهم می‌کنند. اخیراً ، پیشرفت‌ها در فن‌آوری توالی‌یابی RNA های کوچک ، امکان تجزیه و تحلیل دقیق  RNA‌های در گردش خون پستانداران را فراهم کرده است و نسبت شگفت‌انگیز زیادی (از 0.31 تا 11 درصد) را به عنوان RNA میکروبی در خون پستانداران شناسایی می‌کند. این احتمال وجود دارد که مقداری RNA منتشر شده به دنبال مرگ سلولی باکتریایی در میزبان انسان باقی بماند. علاوه بر RNA های آزاد شده از سلول های باکتریایی لیز شده ، سطوح قابل تشخیص RNA نیز گزارش شده است که در سوپرناتانت های کشت باکتری هایی که اکثرا به صورت زنده هستند وجود دارد ، و نشان دهنده این موضوع می باشد که ترشح فعال RNA نیز، ممکن است وجود داشته باشد. در واقع ، RNA خارج سلولی از جمعیت های باکتریایی مرتبط با MVs و همچنین به شکل «آزاد» یافت شده است.

وزیکول های غشایی (MVs)

وزیکول های غشایی (MVs) در اندازه نانو توسط باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی که در بیوفیلم‌ها ، کشت‌های پلانکتونیک ، داخل سلول‌های یوکاریوتی و تحت شرایط محیطی مختلف رشد می‌کنند ، تولید می‌شوند. از بسیاری جهات ، مانند اندازه ، MV ها شبیه اگزوزوم های انسانی هستند. اگزوزوم های انسانی نقش ثابتی در ارتباطات RNA دارند. MVها ، مانند اگزوزوم‌ها ، RNA را از تخریب محافظت می‌کنند. پروتئین خاص یا سایرعواملی که پایداری RNA باکتریایی را بدون MV  بهبود ببخشد ، هنوز مشخص نشده است. هم زیستی بیشتر RNA باکتریایی با سایر فاکتورهای حدت ، مانند لیپوپلی ساکارید ، به افزایش سطح بالقوه ای از پیچیدگی ، برای آشکار کردن فعل و انفعالات RNA میزبان / پاتوژن و اثرات آن بر پاسخ های التهابی ، کمک می کند.

با توجه به ناهمگونی بسیار زیاد بین باکتری‌های مختلف و فشار ثابت برای سازگاری با تنش‌ها و محیط‌های متعدد ، انتظار می رود طیف گسترده‌ای از RNA‌های جدید با عملکردهای تنظیمی و پروتئین‌های مرتبط در آینده ای نزدیک کشف شود. به طورکلی ، بسیاری از سؤالات فنی و بیولوژیکی مهمِ در انتظار پاسخ ، در سال های آینده برای رمزگشایی پیام هایی هستند ، که توسط RNA باکتری به سلول های انسانی منتقل می شود. شناسایی شبکه‌های سلولی ، مولکولی و ژنتیکی انسان که هم می‌توانند با سیگنال‌های RNA باکتریایی تعامل داشته باشند و هم توسط آن ها دستکاری شوند ، جهت‌های تحقیقاتی جدیدِ هیجان‌انگیزی را در مطالعه پاتوژنز باکتری ارائه می‌دهد.