結核菌の細胞壁合成とリボソームの成熟はRNAスイッチによって制御されている

Cell-wall synthesis and ribosome maturation are co-regulated by an RNA switch in Mycobacterium tuberculosis.

• Stefan Schwenk
• Alexandra Moores
• Irene Nobeli
• Timothy D McHugh
• Kristine B Arnvig

抄録

結核菌の成功は、結核の潜伏感染に関連して、活発な増殖と非複製性の持続を切り替える能力に依存している。蘇生促進因子（Rpf）は、これらの状態間の移行に不可欠である。これらの酵素は細胞壁を分解し、細菌自体を死滅させる可能性があるため、Rpfの発現は厳密に制御されている。我々は、RpffBの5'非翻訳領域（UTR）に制御要素を同定した。この要素が転写制御されたRNAスイッチ/リボスイッチ候補であることを示し、病原性マイコバクテリアに限定されているようであり、病原性における役割を示唆している。翻訳開始部位のマッピングを用いてRpffBの開始コドンを再アノテーションし、rpffBantisense RNAが標的とする可能性の高いリボソーム結合部位を同定し、検証した。最後に、rpfBは下流でksgAとispEと共転写されていることを示した。ksgAはリボソームの成熟に関わる普遍的に保存されたメチル化酵素を、ispEは細胞壁合成に関わる必須のキナーゼをコードしている。この配置は、RNAスイッチを介して蘇生、細胞壁合成、リボソーム成熟を協調的に制御していることを示唆している。

The success of Mycobacterium tuberculosis relies on the ability to switch between active growth and non-replicating persistence, associated with latent TB infection. Resuscitation promoting factors (Rpfs) are essential for the transition between these states. Rpf expression is tightly regulated as these enzymes are able to degrade the cell wall, and hence potentially lethal to the bacterium itself. We have identified a regulatory element in the 5' untranslated region (UTR) of rpfB. We demonstrate that this element is a transcriptionally regulated RNA switch/riboswitch candidate, which appears to be restricted to pathogenic mycobacteria, suggesting a role in virulence. We have used translation start site mapping to re-annotate the RpfB start codon and identified and validated a ribosome binding site that is likely to be targeted by an rpfB antisense RNA. Finally, we show that rpfB is co-transcribed with ksgA and ispE downstream. ksgA encodes a universally conserved methyltransferase involved in ribosome maturation and ispE encodes an essential kinase involved in cell wall synthesis. This arrangement implies co-regulation of resuscitation, cell wall synthesis and ribosome maturation via the RNA switch.