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探秘鼠疫耶尔森氏菌：外源获得性质粒编码小RNA的筛选、鉴定与功能初析

一、引言

1.1研究背景

鼠疫，作为一种极具危害性的烈性传染病，其病原体为鼠疫耶尔森氏菌（Yersiniapestis）。在人类历史的长河中，鼠疫多次大规模爆发，给人类社会带来了沉重灾难。著名的“黑死病”在14世纪的欧洲肆虐，夺走了约三分之一欧洲人口的生命，严重影响了当时的社会结构、经济发展和文化进程。即使在现代，鼠疫依然在部分地区时有发生，对公共卫生安全构成潜在威胁。

鼠疫耶尔森氏菌属于肠杆菌科耶尔森菌属，是一种革兰氏阴性杆菌。其形态呈短杆状，大小约为0.5×1.5微米，具有周身鞭毛，能在液体培养基中呈穿梭状运动。在固体培养基上，它会形成扁平、圆形、边缘整齐的菌落。该菌生长的最适温度为28-30℃，但在37℃条件下也能生长，对营养要求不高，普通营养琼脂培养基即可满足其生长需求，在含有血液、血清或组织浸液的培养基中生长更为良好。鼠疫耶尔森氏菌是兼性厌氧菌，代谢途径涵盖糖酵解和三羧酸循环，能够利用多种糖类作为碳源，并产生具有致病性的鼠疫毒素等代谢产物。

鼠疫耶尔森氏菌的致病机制主要是通过产生毒素和酶，破坏宿主细胞的细胞膜，引发组织损伤和炎症反应。其中，鼠疫毒素毒性强烈，能够抑制细胞内蛋白质的合成，导致细胞死亡。该菌主要通过跳蚤叮咬、接触受感染动物的血液和皮肤伤口以及呼吸道感染这三种途径感染人类。根据感染部位和症状，鼠疫可分为肺鼠疫、败血症鼠疫和腺鼠疫三种主要类型。肺鼠疫病情最为凶险，患者病情迅速恶化，死亡率极高；腺鼠疫和败血症鼠疫若不及时治疗，同样会危及生命。

鉴于鼠疫耶尔森氏菌对人类健康和社会稳定的严重威胁，深入研究该菌的生物学特性、致病机制以及相关调控机制具有重要的现实意义。这不仅有助于我们更好地理解鼠疫的发病机理，为鼠疫的诊断、治疗和预防提供科学依据，还能为开发新型抗菌药物和防控策略奠定基础，从而有效降低鼠疫的发生率和死亡率，保障公众健康。

1.2细菌小RNA研究概述

细菌小RNA（smallnon-codingRNA，sRNA）是一类长度在40-500个核苷酸的非编码RNA分子，广泛存在于细菌中。它们大多数位于染色体或质粒的基因间区或反义链，一般不会翻译成蛋白质，却在细菌的生命活动中发挥着关键的调控作用。

细菌小RNA具有多种独特的特征。其长度较短，与长链RNA相比，更易于在细胞内进行扩散和相互作用。而且其序列和结构具有多样性，不同的小RNA具有不同的核苷酸序列和二级、三级结构，这使得它们能够识别并结合不同的靶标分子。小RNA的表达水平通常较低，且具有时空特异性，即它们在不同的生长阶段、不同的环境条件下表达量会发生变化。

根据其作用机制和与靶标的关系，细菌小RNA可大致分为顺式作用sRNA和反式作用sRNA。顺式作用sRNA与靶标mRNA的序列互补，且位于靶标基因的同一DNA链上，通常通过碱基配对与靶标mRNA结合，影响其稳定性或翻译过程。反式作用sRNA与靶标mRNA在不同的DNA链上，它们的序列互补性相对较弱，往往需要借助伴侣分子Hfq等的协助，才能与靶标mRNA结合并发挥调控作用。

伴侣分子Hfq在细菌小RNA的功能发挥中起着不可或缺的作用。Hfq是一种高度保守的RNA结合蛋白，它能够与小RNA和靶标mRNA结合，促进它们之间的碱基配对，增强小RNA与靶标mRNA的相互作用稳定性。在大肠杆菌中，Hfq能够帮助小RNADsrA与靶标mRNArpoS结合，从而调控rpoS基因的表达。rpoS基因编码的稳态sigma因子σS是大肠杆菌中应激响应的核心调控因子，在低温下，Hfq蛋白对于sRNADsrA介导的mRNArpoS的翻译激活是必需的。Hfq还可以影响小RNA的稳定性和细胞内定位，进一步调节小RNA的功能。

细菌小RNA在细菌的代谢、群体感应、适应环境变化及毒力基因表达等多个方面发挥着重要的调节作用。在代谢调控方面，小RNA可以参与碳代谢、氮代谢、磷代谢等多种代谢途径的调节。一些小RNA能够感知细胞内的代谢物浓度变化，通过调控相关基因的表达，维持细胞内代谢的平衡。在群体感应中，小RNA可以调节细菌群体密度相关的基因表达，影响细菌的生物膜形成、运动性等行为。在适应环境变化方面，当细菌面临温度、pH值、渗透压、氧化应激等环境压力时，小RNA能够迅速响应，通过调控相关基因的表达，帮助细菌适应不利环境。在毒力基因表达调控中，小RNA可以调节病原菌的毒力因子表达，影响病原菌与宿主的相互作用，进而影响病原菌的致病性。

1.3鼠