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Mining RNA-seq data reveals the massive regulon of GcvB small RNA and its physiological significance in maintaining amino acid homeostasis in Escherichia coli
Molecular Microbiology ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1111/mmi.14814 Masatoshi Miyakoshi 1 , Haruna Okayama 2 , Maxence Lejars 1 , Takeshi Kanda 1 , Yuki Tanaka 2 , Kaori Itaya 2 , Miki Okuno 2 , Takehiko Itoh 2 , Noritaka Iwai 2 , Masaaki Wachi 2
Molecular Microbiology ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1111/mmi.14814 Masatoshi Miyakoshi 1 , Haruna Okayama 2 , Maxence Lejars 1 , Takeshi Kanda 1 , Yuki Tanaka 2 , Kaori Itaya 2 , Miki Okuno 2 , Takehiko Itoh 2 , Noritaka Iwai 2 , Masaaki Wachi 2
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Bacterial small RNAs regulate the expression of multiple genes through imperfect base-pairing with target mRNAs mediated by RNA chaperone proteins such as Hfq. GcvB is the master sRNA regulator of amino acid metabolism and transport in a wide range of Gram-negative bacteria. Recently, independent RNA-seq approaches identified a plethora of transcripts interacting with GcvB in Escherichia coli. In this study, the compilation of RIL-seq, CLASH, and MAPS data sets allowed us to identify GcvB targets with high accuracy. We validated 21 new GcvB targets repressed at the posttranscriptional level, raising the number of direct targets to >50 genes in E. coli. Among its multiple seed sequences, GcvB utilizes either R1 or R3 to regulate most of these targets. Furthermore, we demonstrated that both R1 and R3 seed sequences are required to fully repress the expression of gdhA, cstA, and sucC genes. In contrast, the ilvLXGMEDA polycistronic mRNA is targeted by GcvB through at least four individual binding sites in the mRNA. Finally, we revealed that GcvB is involved in the susceptibility of peptidase-deficient E. coli strain (Δpeps) to Ala-Gln dipeptide by regulating both Dpp dipeptide importer and YdeE dipeptide exporter via R1 and R3 seed sequences, respectively.
中文翻译：
挖掘RNA-seq数据揭示GcvB小RNA的大量调节及其在维持大肠杆菌氨基酸稳态中的生理意义
细菌小 RNA 通过与 Hfq 等 RNA 伴侣蛋白介导的靶 mRNA 的不完美碱基配对来调节多个基因的表达。 GcvB 是多种革兰氏阴性菌中氨基酸代谢和转运的主要 sRNA 调节因子。最近，独立的 RNA-seq 方法在大肠杆菌中发现了大量与 GcvB 相互作用的转录本。在本研究中，RIL-seq、CLASH 和 MAPS 数据集的编译使我们能够高精度地识别 GcvB 目标。我们验证了 21 个在转录后水平受到抑制的新 GcvB 靶标，将大肠杆菌中的直接靶标数量增加到超过 50 个基因。在其多个种子序列中，GcvB 利用 R1 或 R3 来调节大多数这些靶标。此外，我们证明 R1 和 R3 种子序列都是完全抑制gdhA、cstA和sucC基因表达所必需的。相比之下， ilvLXGMEDA多顺反子 mRNA 是 GcvB 通过 mRNA 中至少四个单独的结合位点靶向的。最后，我们揭示了 GcvB 分别通过 R1 和 R3 种子序列调节 Dpp 二肽输入蛋白和 YdeE 二肽输出蛋白，从而参与肽酶缺陷型大肠杆菌菌株 (Δpeps) 对 Ala-Gln 二肽的敏感性。
更新日期：2021-09-20
中文翻译：
挖掘RNA-seq数据揭示GcvB小RNA的大量调节及其在维持大肠杆菌氨基酸稳态中的生理意义
细菌小 RNA 通过与 Hfq 等 RNA 伴侣蛋白介导的靶 mRNA 的不完美碱基配对来调节多个基因的表达。 GcvB 是多种革兰氏阴性菌中氨基酸代谢和转运的主要 sRNA 调节因子。最近，独立的 RNA-seq 方法在大肠杆菌中发现了大量与 GcvB 相互作用的转录本。在本研究中，RIL-seq、CLASH 和 MAPS 数据集的编译使我们能够高精度地识别 GcvB 目标。我们验证了 21 个在转录后水平受到抑制的新 GcvB 靶标，将大肠杆菌中的直接靶标数量增加到超过 50 个基因。在其多个种子序列中，GcvB 利用 R1 或 R3 来调节大多数这些靶标。此外，我们证明 R1 和 R3 种子序列都是完全抑制gdhA、cstA和sucC基因表达所必需的。相比之下， ilvLXGMEDA多顺反子 mRNA 是 GcvB 通过 mRNA 中至少四个单独的结合位点靶向的。最后，我们揭示了 GcvB 分别通过 R1 和 R3 种子序列调节 Dpp 二肽输入蛋白和 YdeE 二肽输出蛋白，从而参与肽酶缺陷型大肠杆菌菌株 (Δpeps) 对 Ala-Gln 二肽的敏感性。
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