Znaczenie sekwencji i struktury mRNA i anty-sRNA w ich oddziaływaniach z niekodującymi RNA bakterii

Abstract

W przedstawionej pracy doktorskiej badano rolę sekwencji i struktury mRNA oraz anty-sRNA w ich oddziaływaniach z sRNA bakterii. Do tej pory nie określono znaczenia zachowanych ewolucyjnie sekwencji mRNA znajdującej się w sąsiedztwie miejsca wiązania sRNA. Niewiele wiadomo także na temat sposobu działania białka Hfq w interakcjach sRNA z anty-sRNA. Aby wyjaśnić pierwsze zagadnienie, zbadano oddziaływania sRNA RybB z S. enterica z regulowanymi mRNA posiadającymi różne reszty nukleotydowe w pozycji 3ʹ względem miejsca wiązania RybB. W celu realizacji drugiej części pracy porównano oddziaływania sRNA klasy I i II z E. coli z komplementarnymi do nich cząsteczkami anty-sRNA oraz z mRNA Wyniki pokazały, że stabilność termodynamiczna i szybkość asocjacji kompleksu RybB-mRNA były zwiększone, a represją translacji mRNA ompC in vitro w obecności RybB była bardziej wydajna, gdy reszty purynowe znajdowały się w pozycji 3ʹ względem miejsc wiązania RybB w mRNA. Zaproponowano, że ewolucyjna preferencja reszt purynowych w sekwencjach mRNA umożliwia wydajną interakcję sRNA z mRNA, co prowadzi do efektywnej represji translacji mRNA. Badania dotyczące drugiej części wykazały, że miejsca wiązania RNA w anty-sRNA i sRNA znajdują się w regionach o dostępnej do wiązania strukturze. Cząsteczki sRNA i anty-sRNA specyficznie wiążą się z Hfq. Co więcej, anty-sRNA oddziałują z Hfq i sRNA z klasy I lub klasy II imitując interakcje tych sRNA z mRNA. Ustalono, że zbliżony mechanizm wiązania sRNA z anty-sRNA oraz mRNA może wynikać z podobieństwa w sekwencjach rozpoznawanych przez mRNA i anty-sRNA oraz białko Hfq.In the presented PhD dissertation, the role of sequence and structure of mRNAs, and anti-sRNA for their interactions sRNAs was elucidated. So far, the significance of the evolutionally conserved mRNA sequences located in the neighborhood to the sRNA binding sites was not resolved. Little is known about the mode of Hfq action in sRNA interactions with anti-sRNAs. To determine the first issue, S. enterica RybB sRNA interactions with complementary mRNAs containing different nucleotides located 3ʹ to the RybB binding sites were analyzed. To aim the second part of the study, E. coli class I and II sRNA interactions with complementary anti-sRNA and mRNA molecules were compared. The results showed that thermodynamic stability, and the rate of RybB-mRNA complex association were increased, and RybB-dependent ompC mRNA translation repression was more efficient, when purine residues were located 3ʹ to the RybB binding sites in mRNA. It was proposed that the evolutionary preference for purine residues in the mRNA sequences close to the sRNA binding sites enables efficient interactions of those RNAs, which leads to effective mRNA translation repression. Studies concerning second part indicated that RNA binding sites in anti-sRNAs and sRNAs are located in the regions with structure available for binding. sRNA and anti-sRNA molecules specifically interact with Hfq protein. Moreover, it was determined that Hfq-dependent sRNA binding with anti-sRNAs and mRNAs shows similar mechanism, which can be explained by the resemblance of sequences recognized by sRNAs and Hfq in mRNAs and anti-sRNAs.