2.4. Сигналы внешней среды и опосредованные асРнк регуляторные функции

Предполагается, что уровень экспрессии асРНК как-то связан с уровнем экспрессии соответствующих мРНК (Jens, Wolfgang, 2011). Кроме того, уровень экспрессии некоторых асРНК реагирует на изменения окружающей среды и, следовательно, асРНК по-разному экспрессируются в различных условиях. Есть много примеров того, как условия окружающей среды влияют на экспрессию асРНК у различных микроорганизмов. Уровень асРНК у Prochlorococcus MED4 реагирует на инфицирование фагом и степень освещения (Stazic et al., 2011; Steglich et al., 2007); у B. subtilis уровень различных асРНК меняется при споруляции (Silvaggi et al., 2006); у Synechocystis 6803 уровень асРНК реагирует на изменение потребления СО2, условий освещения и доступности железа (Dühring et al., 2996; Georg et al., 2009; Mitschke et al., 2011).

2.4.1. Гомеостаз минералов и патогенность

У Clostridium acetobutylicum транскрипция асРНК MccA контролируется наличием серы, а асРНК MccA, в свою очередь, контролирует оперон, отвечающий за метаболизм серы (André et al., 2008). У Synechocystis 6803 асРНК IsrR контролирует экспрессию isiA, который вовлечен в гомеостаз железа (Dühring et al., 2006). В настоящее время известно несколько регуляторных факторов, опосредованных асРНК, имеющих значение для патогенности. АсРНК AmgR S. enterica комплементарна mgtC-части оперона mgtCBR, который регулирует патогенность и гомеостаз Mg²⁺ (Lee et al., 2010). У H. pylori оперон ureAB пост-транскрипционно контролируется асРНК (Wen et al., 2011). Белки UreA и UreB являются субъединицами уреазы, необходимой для поддержания цитоплазматического рН в кислой среде обитания H. pylori. Тем не менее, активность уреазы может быть смертельной при нейтральном рН. Регулирование производится двухкомпонентной системой HP0165-HP0166. В кислой среде HP0166 фосфорилируется и активирует транскрипцию ureAB. При нейтральном рН существует дефосфорилированный HP0166, который активирует экспрессию асРНК, что приводит к накоплению неполного транскрипта ureAB. асРНК обеспечивает быстрое отключение экспрессии ureAB в условиях нейтрального рН (Wen et al., 2011). Механизм, лежащий в основе этого процесса, пока неясен.

2.5. Роль рнк-рнк взаимодействий в регуляции с помощью асРнк

Для реализации любого механизма регуляции с помощью асРНК необходимо физическое взаимодействие асРНК с ее мишенью. На первый взгляд можно ожидать, что идеально комплементарные РНК легко образуют термодинамически выгодную двухцепочечную РНК-спираль. Однако обе РНК имеют свои индивидуальные вторичные структуры: нуклеотиды могут быть спрятаны в стабильной внутримолекулярной спирали и не могут взаимодействовать с комплементарными основаниями второй РНК. Для первой стадии взаимодействия необходимы одноцепочечные или слабо структурированные комплементарные участки (Busch et al., 2008; Kertesz et al., 2007; Mückstein еt al., 2006). Кроме того, кодирующие области бактериальных мРНК покрываются рибосомами, и, наконец, обе РНК могут взаимодействовать с РНК-связывающими белками, которые препятствуют взаимодействию мРНК-асРНК. Необходимость структурной доступности иллюстрируется системой токсин-антитоксин Ibs/Sib у E. Coli (Fozo et al., 2008).

Когда завершается первичное взаимодействие, образуется полноразмерный дуплекс, который служит субстратом для РНКазы III (Drider, Condon, 2004). Тем не менее, на определенном промежутке времени, биологически активный комплекс асРНК/мРНК не обязательно формирует полноразмерный дуплекс. Несколько асРНК плазмидного происхождения образуют функционально соответствующие четырех-направленные структуры с их мРНК (Kolb et al., 2008). Некоторые комплексы асРНК/мРНК не подвержены действию РНКазы III (Jens, Wolfgang, 2011), но узнаются РНКазой Е или неизвестной РНКазой (Takada et al., 2007).