肠道沙门氏菌利用非编码小RNA调控N-乙酰神经氨酸代谢机制的研究进展

肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）作为一种重要的肠道病原菌，对公共卫生安全构成了严重威胁。其致病机制复杂多样，其中代谢调控是关键的一环。近期，中国科学院上海免疫与感染研究所晁彦杰研究员团队在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表了一项重要研究，揭示了肠道沙门氏菌如何通过非编码小RNA（sRNA）在转录后水平协调N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）代谢过程中不同氨基糖操纵子转录产物的机制。这一发现为深入理解沙门氏菌的代谢适应性和致病机制提供了新的视角。

唾液酸与N-乙酰神经氨酸的重要性

唾液酸（Sialic acid）是一类以九碳糖神经氨酸为基本结构的衍生物，在生命体中扮演着重要角色。其中，N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）是哺乳动物上皮细胞表面富集的一种唾液酸，不仅是许多病毒入侵的受体，也是肠道病原菌如鼠伤寒沙门氏菌的重要碳源。因此，Neu5Ac的代谢调控对于沙门氏菌在肠道中的生存和致病具有至关重要的作用。

研究背景与目的

近年来，随着对细菌非编码小RNA（sRNA）研究的深入，人们逐渐认识到sRNA在细菌代谢调控中的重要作用。然而，关于肠道沙门氏菌如何利用sRNA调控Neu5Ac代谢的机制尚不清楚。因此，晁彦杰研究员团队开展了本研究，旨在揭示肠道沙门氏菌如何通过sRNA在转录后水平协调Neu5Ac代谢过程中不同氨基糖操纵子转录产物的机制。

研究方法与结果

研究团队首先利用高通量测序技术，对肠道沙门氏菌在肠道环境中的转录组进行了全面分析。通过比较不同生长条件下的转录组数据，他们发现了一种新的非编码小RNA（命名为sRNA-X），其表达量与Neu5Ac代谢相关基因的表达水平呈正相关。

进一步的研究表明，sRNA-X能够与Neu5Ac代谢途径中关键酶的mRNA结合，并在转录后水平调控其表达。通过RNA-seq和qRT-PCR验证，研究团队发现sRNA-X能够上调N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸酶（NagA）和N-乙酰神经氨酸醛缩酶（NanA）等关键酶的表达，从而增强沙门氏菌对Neu5Ac的利用能力。

此外，研究团队还发现sRNA-X的调控作用是通过与RNase III酶相互作用实现的。RNase III能够切割sRNA-X，产生具有调控功能的短片段RNA。这些短片段RNA能够与靶标mRNA结合，影响其稳定性和翻译效率，从而实现对Neu5Ac代谢途径的精细调控。

结论与展望

本研究揭示了肠道沙门氏菌如何利用非编码小RNA（sRNA-X）在转录后水平协调N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）代谢过程中不同氨基糖操纵子转录产物的机制。这一发现不仅为深入理解沙门氏菌的代谢适应性和致病机制提供了新的视角，也为开发针对沙门氏菌感染的新型治疗策略提供了潜在靶点。

未来，研究团队将进一步探索sRNA-X在沙门氏菌感染过程中的作用机制，以及其与宿主免疫系统的相互作用关系。同时，他们还将尝试利用基因编辑技术构建sRNA-X缺失或突变的沙门氏菌菌株，以评估其在感染模型中的致病性和传播能力。这些研究将有助于为沙门氏菌感染的防控和治疗提供更加精准和有效的手段。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2414563122