孫曼鑾 葛賽 卜佳 朱壯彥

（1. 山西大同大學醫(yī)學院，大同 037009；2. 山西大同大學化學與化工學院，大同 037009）

核糖核酸酶（ribonuclease，RNase）廣泛存在于生物體內，可對核糖核酸（RNA）中的磷酸二酯鍵進行催化水解。RNase在RNA代謝的各方面都發(fā)揮著重要的作用，參與轉錄后的剪切、加工、修飾及降解等過程［1-3］。RNase 對細菌體內RNA的降解過程主要包括降解mRNA，更新mRNA種類以滿足細胞對不同蛋白質的需求；降解錯誤裝配或有缺陷的RNA，保證基因的正常表達以行使相應功能；極端環(huán)境或應激狀態(tài)下降解穩(wěn)定的rRNA或tRNA為細菌提供核苷酸；降解sRNA，調控基因表達。RNase還參與rRNA與tRNA前體分子的修飾，將前體分子加工成為成熟的分子，使其能夠進一步行使功能。當細菌遇到特定的環(huán)境壓力（如饑餓、高溫等）時，RNase能降解不必要的RNA以促使細胞適應極端環(huán)境［4］。此外，RNase可裂解入侵細菌的病毒RNA分子，是細胞防御系統(tǒng)的重要組成部分之一［5］。

根據(jù)RNA多核苷酸鏈水解的位置，可將RNase分為兩類：一類為核糖核酸外切酶，其可以水解多核苷酸鏈中末端核苷酸殘基間的磷酸二酯鍵；另一類可以剪切RNA分子內部的磷酸二酯鍵，稱為核糖核酸內切酶。在體內，RNase內切酶和外切酶往往聯(lián)合作用，完成重要的生理功能。例如，核糖核酸內/外切酶共同參與的RNA剪接［6］：通過大腸桿菌核糖核酸內、外切酶的共同作用完成體內部分mRNA、sRNA、tRNA和rRNA的剪接過程。RNA剪接的順序取決于前體RNA的結構及其與相應酶特異性位點的結合順序。前體RNA與內切酶結合并進行剪切后，暴露出新的與內、外切酶相應結合的位點，逐步完成RNA的剪接過程（圖1-A所示）；當處于應激狀態(tài)或者遭遇環(huán)境壓力時，通常細菌體內會產生sRNA。這些sRNA能夠與Hfq結合形成sRNA-Hfq復合體，通過與靶mRNA配對調控其降解過程［7］。sRNA介導的mRNA降解有兩種機制：第一，sRNA-Hfq復合體能夠識別并結合翻譯起始區(qū)域附近的核糖體結合位點（ribosome-binding site，RBS），阻止核糖體30S亞基與mRNA結合進而抑制翻譯進行。未能與核糖體進行配對的mRNA成裸露狀態(tài)，被核糖核酸內切酶和外切酶迅速識別、剪切和降解，以實現(xiàn)核苷酸的更新循環(huán)利用（圖1-B左分支所示）；第二，通過sRNA與mRNA編碼區(qū)直接堿基配對，使sRNA-Hfq復合體與mRNA結合，這一結合信號能夠促使包含RNase E在內的多種內切酶對mRNA進行切割，隨后含RNase II在內多種外切酶將mRNA徹底降解為核苷酸（圖1-B右分支）；同樣，核糖核酸內/外切酶能共同參與RNA的降解（圖1-C）：大腸桿菌mRNA的降解途徑中，初級轉錄產物上的焦磷酸鹽首先被移除，5′三磷酸RNA轉化為單磷酸RNA，隨后以RNase E為主的核糖核酸內切酶將RNA 切割成為單磷酸RNA片段，這些片段的產生能夠進一步促進RNase E進行內切，同時也成為外切酶PNPase、RNase II或者RNase R的產物［2］。隨后，被外切酶切割后產生的RNA碎片（短鏈核苷酸）被Oligo RNase降解成為核苷酸，被機體重復利用。

圖1 大腸桿菌體內RNase參與的RNA剪接與降解過程Fig.1 RNase-dependent RNA processing and degradation in Escherichia coli

RNase不僅對于體內RNA的種類、數(shù)量及分布起著重要的調節(jié)作用，也可以非特異性地降解RNA。因此，如果不對RNase的活性及數(shù)量加以正確調控，有可能對具有重要功能的RNA分子進行不必要的降解，進而影響細菌代謝平衡，甚至造成死亡。所以，細菌進化出多種方式對其進行精確的修飾與調控。通過調節(jié)，不僅可以使細菌快速適應不同的外界環(huán)境，還可避免其對正常RNA分子進行錯誤降解。目前已知對RNase的調控機制包括轉錄后修飾、酶蛋白翻譯后修飾（post-translational modification，PTM）、反式作用因子及小RNA調節(jié)等（表1）。RNase在體內參與眾多重要生理活動，目前對其研究多集中于RNase在基因工程等領域的運用，但對大腸桿菌體內自身調控機制的系統(tǒng)性的研究并不多見，本文將對大腸桿菌（Escherichia coli）內已知RNase的生理功能及調控機制進行系統(tǒng)性總結，對已知調控方式中出現(xiàn)的爭議模型進行探討。

表1 大腸桿菌RNase種類及其調控機制Table 1 Properties and regulations of RNases in Escherichia coli

1 核糖核酸內切酶

1.1 核糖核酸酶E

核糖核酸酶E（RNase E）是廣泛存在于細菌體內的RNA降解酶［40］。E. coli中，RNase E參與多種代謝：參與16S與5S rRNA的成熟、tRNA和sRNA的剪接加工及mRNA降解的起始階段［23-41］。RNase E可在饑餓等極端條件下參與rRNA的降解［42］；同時，在錯誤組裝或有缺陷rRNA的降解過程中參與其質控（RNA quality control）［43］。在體內，RNase E過量表達會導致具有正常功能的RNA發(fā)生過度降解，而表達量不足則會導致大量未加工的RNA前體蓄積［16］，無法進行下游生理過程。

RNase E目前已知多種調控機制。首先，RNase E可通過調節(jié)其自身信使RNA rne（rne mRNA）的量以實現(xiàn)自我調控（圖2-A）。當體內RNase E表達量超過所需水平時，此酶可降解自身mRNA（rne mRNA）從而抑制蛋白過表達［44］。這種對自身mRNA降解的調節(jié)機制可有效地減少RNase E的超表達，從而避免對體內其它重要RNA分子進行無端地降解。與此相反，若體內RNase E含量低于正常水平的10%-20%，細菌生長也受到嚴重影響［45］。rne mRNA的多聚腺苷酸化（polyadenylation）可避免其被過度降解［46］，從而確保體內RNase E維持正常水平。但多聚腺苷酸化對RNase E調節(jié)的發(fā)生機制仍有待研究。其次，蛋白質的PTM也可參與E. coli RNase E酶活性的調控（圖2-B）。E. coli感染T7噬菌體后表達的相關蛋白激酶能夠將RNase E蛋白的C′末端磷酸化，抑制酶活性，從而保護T7噬菌體的mRNA不被降解［44］。第三，RNase E對不同mRNA的降解過程也可以受sRNA調控（圖2-C），sRNA對RNase E活性的調節(jié)往往存在于環(huán)境營養(yǎng)缺乏的條件下［47］，其機制目前有兩種模型：一種是sRNA與RNA伴侶蛋白Hfq形成復合物調節(jié)RNase E的活性；另一種則是sRNA-Hfq復合物與目的mRNA結合，使目的mRNA更易被以RNase E為主的降解體（degradsome）降解［40］。例如，在長期缺乏氮源的E. coli中，sRNA介導的Hfq與以RNase E為主體的降解體結合，共同調控RNA的降解過程［48］。第四，RraA、RraB和核糖體蛋白L4均可在C末端與RNase E結合，調節(jié)其活性［49-50］（圖2-D）。在細菌遭遇饑餓、氧化應激等極端環(huán)境時，調節(jié)蛋白可迅速調節(jié)RNase E的活性以使細胞快速響應環(huán)境變化［17］。但RraA和RraB對其調控的研究還停留在體外階段，在體內是否也能發(fā)揮作用目前暫無報道；核糖體蛋白L4則能與RNase E蛋白C末端催化結構域之外的位點結合，在體外抑制RNase E的活性［49］。第五，作為細菌體內降解體的核心組成部分，RNase E的胞內定位也對活性有一定影響［40］（圖2-E）。RNase E在細菌內膜上處于游離或附著狀態(tài)對其蛋白的穩(wěn)定性及功能都有影響；如果將RNase E內膜附著位點進行突變移除，不僅會導致其在體內不穩(wěn)定，也會降低體內mRNA的整體降解速度［18］。此外，細菌體內的一些酶及小分子代謝產物也能夠調節(jié)RNase E（圖2-F）。例如，細菌細胞膜肽聚糖和脂多糖的前體化合物——氨基葡萄糖-6-磷酸能夠有效抑制RNase E的活性［19］；肽聚糖水解酶家族中的酰胺酶C（Amidase C）通過增強酶蛋白結構的多聚化從而影響RNase E的活性［20］。同樣，環(huán)境中添加抗生素如利福平能夠通過調節(jié)RNase E、PNPase及RNase R的活性影響體內rRNA的含量，但其調控機制有待進一步研究［21］。

圖2 大腸桿菌RNase E調控機制Fig.2 Regulation mechanisms of RNase E in E. coli

1.2 核糖核酸酶 III

核糖核酸酶 III（RNase III）是廣泛存在于生物體內的雙鏈RNA特異性內切酶［51］。RNase III在17S和23S前體rRNA分別成熟為16S、23S rRNA的加工過程中起重要作用。由于RNase III對底物選擇有雙鏈特異性，它能夠將rRNA前體中的雙鏈降解，將16S及23S rRNA初級轉錄物加工成更短的中間產物［52］。對于E. coli來說，敲除RNase III并不具致命性，但缺失該酶的細胞內會聚集大量30S rRNA前體及剪接異常的 23S rRNA 片段［10，53］。同時，RNase III也參與E. coli的基因表達調控，特別是mRNA的轉化再利用［54］。此外，RNase III也與噬菌體RNA、質粒RNA及某些tRNA在細菌體內的代謝相關［55-56］。而RNase III在大腸桿菌體內活性調節(jié)主要與細菌進入穩(wěn)定期營養(yǎng)缺乏、溫度及滲透壓改變、抗生素壓力等有關［11］。

目前對RNase III酶活性調節(jié)研究最深入的是自調控機制。RNase III可進行轉錄后的自我調節(jié)。當E. coli體內RNase III表達量高于所需水平時，其可將編碼自身rnc mRNA的5′-UTR進行裂解，使自身mRNA更易被其它RNase迅速降解，進而抑制自身蛋白的表達。同樣，RNase III的活性也受PTM調節(jié)。大腸桿菌在感染T7噬菌體后，T7噬菌體蛋白激酶能夠抑制RNase E活性的同時增強RNase III的活性［44］；噬菌體蛋白激酶能夠將RNase III上的絲氨酸位點進行磷酸化修飾，使RNase III酶活性升高3至4倍，揭示T7噬菌體蛋白激酶引起的磷酸化可能與增強噬菌體感染有關［12］。但非噬菌體感染的細胞內是否存在此調節(jié)方式目前仍未知。

RNase III也受某些小分子蛋白的調控。YmdB是E. coli內高度保守的小分子蛋白，當E. coli處于低溫或進入穩(wěn)定期生長后能夠誘導YmdB大量表達［2］。但只有在低溫情況下大量表達的YmdB能通過與RNase III催化中心相結合而抑制其活性，也能通過影響RNase III二聚體形成而影響其功能（圖 3）［57］。Paudyal等［58］利用計算機技術模擬了YmdB-RNase III相互作用的結構，YmdB第40位精氨酸能夠與RNase III亞基表面的氨基酸殘基相結合，可能通過此方式影響RNase III的活性。

圖3 YmdB影響大腸桿菌RNase Ⅲ活性Fig.3 Activity of RNase Ⅲ mediated by YmdB in E. coli

此外，細胞滲透壓的改變［59］、外界氨基糖苷類抗生素壓力［60］、氧分壓的變化［11］等均可調節(jié)RNase III活性，但具體機制仍待明確。

1.3 核糖核酸酶BN

核糖核酸酶BN（RNase BN）屬于RNase Z核糖核酸酶超家族。不同于其它生物，E. coli RNase BN同時具有外切和內切核糖核酸酶的活性，具有能夠水解雙（對硝基苯基）磷酸酯和胸腺嘧啶-5′-對硝基苯磷酸酯的磷酸二酯酶活性［61］。RNase BN能夠作用的RNA底物種類非常少。目前研究最詳細的是RNase BN參與3′端缺乏CCA序列的tRNA前體的加工過程［41］。此外，E. coli RNase BN能夠在體外降解已經(jīng)被RNase E剪切之后的rpsT mRNA［14］。RNase BN能夠調控sRNA的含量；同樣，sRNA也可對RNase BN進行調節(jié)；如6S RNA通過與含有σ70的 RNA聚合酶全酶相結合而抑制該酶活性。RNase BN能直接作用于6S RNA；對數(shù)生長期，RNase BN通過降低6S RNA的穩(wěn)定性以降低其在體內的含量；反之，穩(wěn)定生長期RNase BN含量降低，6S RNA 體內水平升高［15，62］。盡管對于 RNase BN的功能已有上述報道，但體內敲除RNase BN對細菌生長并沒有致命影響?；騬nb的初級轉錄產物對體內pH較為敏感，因此在酸性環(huán)境脅迫下，RNase BN酶蛋白含量會顯著降低［63］。

E. coli RNase BN由rbn基因編碼，目前已知調控主要針對rbn mRNA的穩(wěn)定性。RNase BN在體內含量隨生長周期變化，穩(wěn)定期RNase BN及rbn mRNA水平同時降低。最新的研究發(fā)現(xiàn)小RNA GcvB和Hfq蛋白能夠共同保護rbn mRNA不被RNase E降解。在穩(wěn)定生長期，細菌體內GcvB水平降低后削減了其對rbn mRNA的保護，使rbn mRNA更易被RNase E進行剪切，從而降低穩(wěn)定期RNase BN的水平［8］。

1.4 核糖核酸酶 I

核糖核酸酶 I（RNase I）是主要存在于大腸桿菌周質空間內的較為活躍的內切酶。自被發(fā)現(xiàn)以來，其生理學功能至今仍然是未解之謎。RNase I可降解所有形式的RNA分子，但更偏好于降解單鏈區(qū)域。最新研究表明RNase I還具有Ca2+強依賴性的雙鏈RNA酶切活性［64］。這種由Ca2+調控的單、雙鏈RNA酶切活性的轉換也許能夠使其成為RNA編輯實際應用中的工具酶。

大腸桿菌RNase I天然缺失株或人工敲除株未表現(xiàn)出任何生理缺陷，RNA降解也不受任何影響［9］。RNase I編碼基因為rna，其中可編碼一段23個氨基酸的前導肽，可引導RNase I蛋白轉移至周質空間。最新的研究發(fā)現(xiàn)胞內的少部分（約10%）RNase I可能參與調節(jié)大腸桿菌生物膜的形成［65］，但周質空間內存在的90% RNase I的生理功能還需要進一步探索。這一發(fā)現(xiàn)揭示出RNase I生理功能的調控可能與其在細胞內的定位有關。

2 核糖核酸外切酶

2.1 核糖核酸酶R

核糖核酸酶R（RNase R）是廣泛存在于E. coli及其它生物中的3′-5′外切酶［13］，同時具有RNA解旋酶活性［66］。RNase R能降解具有空間結構的RNA分子，如rRNA及tRNA［67］。RNase R對于RNA的質控非常重要，參與降解有缺陷的RNA；同時，RNase R能夠加工或降解rRNA，如和YbeY共同作用參與 E. coli 16S rRNA 的 3′端的加工［25］。RNase R能夠對特定mRNA進行降解，特別是對含有REP（repetitive extragenic palindromic）序列的mRNA進行選擇性降解［68］。同時，RNase R能夠在分子伴侶Hfq的協(xié)助下參與核糖體的組裝、16S與23S rRNA前體的成熟以及rRNA的質控過程（有害及錯誤裝配 rRNA 的清除）［34］。

正常生長狀態(tài)下，大腸桿菌體內RNase R蛋白不穩(wěn)定，平均半衰期約為10 min。當外界條件壓力變化，如細菌遭遇冷激、高溫等，RNase R蛋白質穩(wěn)定性會有所提升［68］，保證細菌適應外界條件環(huán)境變化。

RNase R幾乎可以降解所有類型的RNA，如不進行嚴格調控，會對細菌的正常生理功能造成極大的破壞。對于RNase R的調控，目前已知有2種方式：一種是PTM對蛋白穩(wěn)定性影響的調控機制；另一種是核糖體參與的調控。當細菌處于對數(shù)生長期，體內的乙?；D移酶能將RNase R蛋白第544位賴氨酸（K544）進行乙?；揎?，導致蛋白C末端無法再與K544結合。暴露出的C末端與tmRNA和SmpB結合形成復合物，HslUV或Lon等蛋白酶同時與RNase R的N末端及tmRNA-SmpB復合物相結合，啟動對RNase R蛋白的降解［69］。當遭遇環(huán)境壓力，體內相應缺乏乙?；笇е翿Nase R蛋白無法進行修飾，不易被蛋白酶降解從而維持較高活性，體內rRNA被大量降解，為其它生存代謝途徑提供原料［69］（圖4-A）。正常生長E. coli中80%的RNase R與核糖體結合，參與反式翻譯過程。當細菌生長處于穩(wěn)定期后，體內蛋白合成活動減少，RNase R從核糖體上釋放成為游離態(tài)，將胞內RNA大量降解（圖4-B）。但這一過程也會對細胞造成傷害，故穩(wěn)定生長期RNase R蛋白極其不穩(wěn)定，平均半衰期約為2 min［35］。

圖4 大腸桿菌RNase R調控機制Fig.4 Regulation mechanisms of RNase R in E. coli

2.2 多核苷酸磷酸化酶

多核苷酸磷酸化酶（polynucleotide phosphorylase，PNPase）是E. coli內高度保守的依賴單磷酸Pi作為親核試劑催化反應的3′-5′核糖核酸外切酶。PNPase是一個雙向酶，既可降解RNA，又可以將核苷二磷酸前體合成為RNA［70］。因多功能性，其可參與體內眾多RNA代謝反應。PNPase協(xié)同RNase II及RNase R，共同參與體內mRNA的降解。PNPase還能夠降解缺陷的tRNA前體、參與sRNAs的穩(wěn)定、多種RNA的成熟，例如16S rRNA 3′端的成熟、tRNA及sRNA的加工［71-73］。若PNPase表達量不足，細菌則表現(xiàn)出生物膜增多［74］，導致對抗生素敏感性增強，同時影響其應激反應［75］。此外，PNPase還可作為sRNA的伴侶，參與基因調控［27］。PNPase是大腸桿菌降解體的核心組成酶之一，轉錄組學數(shù)據(jù)表明，PNPase是穩(wěn)定生長期大腸桿菌mRNA降解過程中發(fā)揮最主要作用的酶［28］。

PNPase由pnp基因編碼，其在體內的表達由兩種不同啟動子調控，生成長短不一的兩種mRNA：長鏈mRNA包含PNPase及其上游RpsO（核糖體S15亞基蛋白）的基因產物，短鏈mRNA僅編碼PNPase自身［56］。E. coli對體內 PNPase含量的調控存在多種機制，目前研究最詳細的是自我調控（圖5-A）。RNase III能夠將 pnp mRNA 的 5′端莖環(huán)結構剪切形成3′末端，PNPase隨即與此末端結合并啟動降解；隨后RNase E將剩余pnp mRNA全部水解，降低PNPase蛋白表達量。在此過程中，sRNA結合蛋白CsrA能夠同時阻遏已經(jīng)被RNase III剪切過的pnp mRNA進行進一步翻譯，從而利于RNase E對其全部降解［29］。PNPase在體內的含量也受環(huán)境溫度調節(jié)。當E. coli處于冷激狀態(tài)，PNPase對自身mRNA的降解效率降低，酶蛋白表達量升高［46］。同樣，PNPase也受sRNA的調節(jié)（圖5-B）。sRNA SraG的過表達能夠抑制pnp表達的同時，也能夠降低pnp mRNA的穩(wěn)定性［30，76］。此外，三羧酸循環(huán)中間產物——檸檬酸鹽的胞內含量也能夠調節(jié)PNPase的活性（圖5-C）。鎂離子螯合的檸檬酸鹽能夠與PNPase結合，封閉催化位點抑制其活性；而沒有金屬螯合的檸檬酸鹽則能通過與酶的殘留活性位點相互作用進而充當PNPase 的變構激活劑［77］。檸檬酸鹽對PNPase 的調控廣泛存在于原核生物中，這種調控機制今后可能成為研究RNA調控與細胞能量代謝之間相互關系的突破點。

圖5 大腸桿菌PNPase調控機制Fig.5 Regulation mechanisms of PNPase in E. coli

2.3 核糖核酸酶 II

E. coli核糖核酸酶 II（RNase II）由rnb基因編碼，是體內最活躍的3′-5′外切酶。RNase II能夠特異性剪切單鏈 RNA，特別是 poly（A）鏈［67，78］。mRNA的降解過程往往需要poly（A）尾存在。因RNase II能夠特異性移除poly（A），故而可以起到穩(wěn)定mRNA的作用［79］。對于rRNA來說，RNase II主要降解體內23S rRNA的poly（A）尾［70］。RNase II也參與某些前體tRNA的成熟過程［22］。當核糖體暫停工作后，RNase II也參與mRNA的降解過程，降解位點主要位于核糖體A位點下游序列［80］。

RNase II是E. coli體內第一個被鑒定和純化的RNase［1］，距今已有五十多年歷史，但對其調控機制的報道仍不多。目前研究最詳盡的是通過PTM調控。RNase II第501位賴氨酸殘基發(fā)生乙?；揎椇竽軌蛞种圃撁傅拇呋钚裕?3］。當處于穩(wěn)定生長期或遭遇其它緩慢生長條件時，RNase II蛋白的乙酰化修飾水平顯著升高，RNase II酶活性明顯降低?？赡娴刭嚢彼嵋阴；揎椖軌蛘{節(jié)RNase II活性以使細菌盡快適應不同環(huán)境條件。此外，第31、60和107位賴氨酸參與單鏈RNA的結合，這些位點的賴氨酸乙?；部赡苡绊慠Nase II與底物的結合進而影響其酶活［2］。

此外，當位于RNase II編碼基因rnb下游的gmr基因被敲除后，RNase II蛋白量和酶活性明顯升高；此種調控并非發(fā)生在rnb基因的 mRNA水平上，而是顯著增強了其蛋白的穩(wěn)定性［31］；但具體是通過何種方式進行調控還有待探索。E. coli體內，RNase II與PNPase、RNase R行使相似的生理功能。組學技術的發(fā)展為研究RNase功能提供了新的研究思路。對比RNase II與RNase R雙突變株與單突變株的轉錄組發(fā)現(xiàn)，在對數(shù)生長期，雙突變株產物與RNase R單突變株產物相似，而穩(wěn)定生長期的雙突變株轉錄產物更接近與RNase II單突變株［81］。但細菌體內RNase II與RNase R功能是如何相互替代的，其作用機制仍需進一步研究。同樣，當細胞缺乏PNPase時，RNase II的含量明顯升高；反之，PNPase的超表達可降低rnb mRNA和RNase II蛋白的體內含量［32］。近來研究發(fā)現(xiàn)RNase II的活性還與其細胞定位相關。RNase II蛋白通過其N末端的兩親性螺旋結構與細胞質膜相結合，這種結合可能影響特定條件下RNase II的存在與細菌生存之間的關系［32］，但其生理意義仍不明確。

2.4 核糖核酸酶PH

核糖核酸酶PH（RNase PH）與PNPase屬同一家族，也為單磷酸Pi依賴型的E. coli外切酶，由rph基因編碼。RNase PH具有多種功能。首先，RNase PH能參與tRNA前體加工；且只有在Pi存在的前提下，RNase PH才可發(fā)揮降解功能。同PNPase相似，RNase PH也具有合成酶活性，可在RNA鏈的3′末端添加二磷酸核苷［8］。除tRNA外，RNase PH還可參與sRNA和穩(wěn)定RNA的3′末端成熟，參與16S rRNA的代謝，及16S、23S rRNA的成熟等［42，82-83］。體內與體外實驗都發(fā)現(xiàn) RNase PH 與RNase E能夠通過特殊結構域相互作用［36］，但其生理意義尚不明確。目前對RNase PH調控的研究較少。當E. coli處于饑餓狀態(tài)，RNase II能夠在蛋白穩(wěn)定性層面對RNase PH進行調控［37］；且RNase II自身酶活性對RNase PH的調控是必須的，這一調控可能與細胞內相應蛋白酶相關（待發(fā)表資料）。這是目前首次報道兩種核糖核酸酶之間能夠存在相互調控。

3 總結與展望

RNase在RNA代謝各方面都起著至關重要的作用，參與RNA的成熟、降解、轉化再利用及質控等。如果RNase在體內調節(jié)受阻，也會給細胞造成致命性傷害。所以，細菌需要進化出相應調控機制以調整體內核糖核酸酶的酶活性及蛋白含量水平，適應不同生理環(huán)境。由于RNase參與體內諸多生理生化反應，針對RNase的研究多集中于其對RNA的剪接及其應用，對酶自身的調控的研究還并不完善。本文介紹了E. coli對其自身核糖核酸酸酶調控的研究現(xiàn)狀。目前對于模式生物大腸桿菌體內RNase的種類報道已非常詳盡，已發(fā)現(xiàn)的15種RNase中，有一半以上的調控方式已被發(fā)現(xiàn)；其中除RNase I、RNase BN和RNase PH外，其余已知調控方式的RNase均存在轉錄后調控及PTM調節(jié)，且PTM中乙?；揎椦芯枯^為透徹。在應用研究中，RNase作為工具酶已經(jīng)成為新興熱點研究方向之一。例如，細菌RNase常作為分析真核細胞總RNA的工具之一：應用E. coli RNase R對真核細胞中提取的總RNA樣品進行降解時，產物可得到無線性RNA干擾的環(huán)狀RNA（circular RNA）等，便于構建內含子cDNA文庫；而乙?；揎椏烧{節(jié)RNase R活性，能否利用改變乙?；揎棾潭纫哉{控RNase作為工具酶的活性有待進一步研究；通過調控Ca2+的濃度讓RNase I在不同環(huán)境中行使單雙鏈酶切功能也使其能夠成為有實際應用價值的工具酶。同樣，盡管現(xiàn)如今轉錄組學等技術已經(jīng)趨于成熟，但對于不同RNase與其底物RNA一一對應關系的研究仍是空白，能否利用組學等先進技術手段揭示其對應關系也是未來研究的方向之一。同樣，細胞如何保護RNA免受RNase的無差別“攻擊”、如何整體性調控RNase的水平和活性、體內眾多RNase之間相互作用關系等研究，雖處于起步階段，但仍有其光明的發(fā)展前景。