ARN 6S / SsrS

En el campo de la biología molecular , el ARN 6S es un ARN no codificante que fue uno de los primeros en ser identificado y secuenciado. ^{[ 1 ]} Su función en la célula bacteriana era desconocida hasta hace poco. A principios de la década de 2000, los científicos descubrieron que la función del ARN 6S es la de regulador de la transcripción génica dependiente de sigma 70. Todas las ARN polimerasas bacterianas poseen una subunidad llamada factor sigma . Los factores sigma son importantes porque controlan la unión del promotor del ADN y los sitios de inicio de la transcripción del ARN. Sigma 70 fue el primero en ser descubierto en Escherichia coli. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La estructura del ARN 6S se definió en 1971. ^{[ 2 ]} Es una pequeña cadena de ARN que consta de 184 nucleótidos. El ARN 6S es una estructura larga de doble cadena y tiene un bucle de cadena simple. La estructura es similar a un complejo promotor abierto de la estructura del ADN. Varios análisis descubrieron que los ARN 6S son capaces de formar una estructura secundaria. ^{[ 4 ]} La estructura secundaria consiste en dos regiones de tallo helicoidal irregulares, que forman un gran bucle central que se denomina nudo central.

La función del ARN 6S es regular la transcripción para la supervivencia de la célula de E. coli porque es esencial en el proceso. ^{[ 5 ]} El ARN 6S se asocia específicamente con la holoenzima de la ARN polimerasa que contiene el factor de especificidad sigma70. Esta interacción reprime la expresión de los promotores dependientes de sigma70 durante la fase estacionaria. ^{[ 6 ]} Lo que llevará a activar la transcripción de los promotores dependientes de sigma 70. Por lo tanto, durante el cambio en E. coli de crecimiento logarítmico a fase estacionaria, el ARN 6S actúa como un regulador de la transcripción. Recientemente se han identificado homólogos del ARN 6S en la mayoría de los genomas bacterianos. ^{[ 3 ] [ 7 ]} La holoenzima de la polimerasa, que contiene el factor sigma de mantenimiento y puede expresarse durante diferentes etapas de crecimiento. En muchos Pseudomonadota , el ARN 6S puede procesarse a partir de un transcrito que codifica homólogos de la proteína YgfA de E. coli , que es una supuesta meteniltetrahidrofolato sintetasa . Se han identificado ARN 6S divergentes en linajes bacterianos adicionales. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Se ha demostrado experimentalmente que el motivo de ARN purD se superpone con el ARN 6S. ^{[ 8 ]} Una forma de examinar la actividad del ARN 6S es mediante la eliminación del ARN 6S. Las cepas con mutaciones en el ARN 6S tienen una reducción de la vida útil en comparación con las células de tipo silvestre después de más de 20 días de cultivo continuo. Cuando las células mutantes 6S se cultivan con células de tipo silvestre, estarán en una ligera desventaja en los días siguientes de crecimiento. ^{[ 10 ]}

The recently discovered homologs of 6S are two Bacillus subtilis RNAs and cyanobacterial RNAs. Two 6S RNA, 6S-1 and 2 along with their encoding genes bsrA and B present at various positions of a genome. In stationary phase, deletion of 6S-1 in B. subtilis results in inhibition of its growth. The absence of 6S-2 RNA, on the other hand, does not appear to influence growth and sporulation in the stationary phase.^[11] 6S RNA conserved feature shows that it binds to the RNA polymerase by replicating the structure of DNA template.^[12] Promoter-dependent transcriptional regulation is mediated by 6S RNA as some of the promoters may be down-regulated and some are insensitive in the presence of 6S RNA. Gene expression studies revealed that 6S RNA is integrated in different global pathways e.g., it regulates various factors that influence transcription like Crp, FNR etc. and translation mechanism.^[13]

Scientist discovered that 6S RNA binds with the active site of RNA polymerase and can serve as a template for RNA synthesis required for the RNA synthesis.^[14] It down-regulates transcription from 3´-5´fold at various promoters but doesn't inhibit transcription during late stationary phase. In a nutrient-deficient environment, 6S RNA control transcription leads to altered cell survival, possibly through redirecting resource consumption.^[13]

Through SDS-PAGE analysis 6S RNA was identified present in E. coli and cover almost 25% of the total ribosomal number. 1000-1500 molecules were estimated to be present in E. coli genome. Although 6S RNA does not appear to be associated with ribosomes, it does appear to be complexed with several proteins and migrates at around 11S.^[15]

6S RNA is a regulator of RNA polymerase and abundantly present in bacteria. Studies has shown that the 6S RNA forms a complex with RNA polymerase to initiate transcription. Lack of 6S RNA in cells result in altered phenotypes.^[13]

A unique feature of 6S RNA is that it acts like a template for RNA synthesis, and the length and abundance of RNAs vary according to cell physiology. pRNA synthesis is critical as it releases RNA polymerase that allows the inhibition to be reversed.^[16]

Los análisis estructurales y funcionales mostraron las interacciones entre la ARN polimerasa y el ARN 6S de E. coli . La variedad funcional de los ARN 6S se descubrió mediante estudios transcriptómicos a nivel genómico. Numerosas investigaciones recientes han sugerido que el ARN 6S actúa como guardián, regulando la utilización eficiente de los recursos celulares en condiciones restringidas y de estrés. ^{[ 17 ]} Al interactuar con la holoenzima de la ARN polimerasa dependiente de sigma 70 en la fase estacionaria, se descubrió que el ARN 6S de alta abundancia influye en la transcripción génica, lo que resulta en la regulación de la respuesta bacteriana a desafíos como la falta de alimento. ^{[ 11 ]}

En E. coli, el ARN 6S aumenta considerablemente durante la fase logarítmica y la fase estacionaria temprana. Por lo tanto, se espera que el aumento en los niveles de ARN 6S regule las alteraciones en la expresión génica, lo que contribuiría a la adaptación a desafíos ambientales como la escasez de nutrientes y la alta densidad celular.

Se ha identificado el papel del ARN 6S en la virulencia bacteriana, que incluye  específicamente a L. pneumophila y Salmonella enterica serovar Typhimurium, donde la patogénesis está vinculada a la replicación y la resistencia al estrés. ^{[ 18 ]}

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