Published September 3, 2021
| Version v1
Publication
Open
Insights into 6S RNA in lactic acid bacteria (LAB)
Creators
- 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 2. Philipps University of Marburg
Description
6S RNA is a regulator of cellular transcription that tunes the metabolism of cells. This small non-coding RNA is found in nearly all bacteria and among the most abundant transcripts. Lactic acid bacteria (LAB) constitute a group of microorganisms with strong biotechnological relevance, often exploited as starter cultures for industrial products through fermentation. Some strains are used as probiotics while others represent potential pathogens. Occasional reports of 6S RNA within this group already indicate striking metabolic implications. A conceivable idea is that LAB with 6S RNA defects may metabolize nutrients faster, as inferred from studies of Echerichia coli. This may accelerate fermentation processes with the potential to reduce production costs. Similarly, elevated levels of secondary metabolites might be produced. Evidence for this possibility comes from preliminary findings regarding the production of surfactin in Bacillus subtilis, which has functions similar to those of bacteriocins. The prerequisite for its potential biotechnological utility is a general characterization of 6S RNA in LAB.We provide a genomic annotation of 6S RNA throughout the Lactobacillales order. It laid the foundation for a bioinformatic characterization of common 6S RNA features. This covers secondary structures, synteny, phylogeny, and product RNA start sites. The canonical 6S RNA structure is formed by a central bulge flanked by helical arms and a template site for product RNA synthesis. 6S RNA exhibits strong syntenic conservation. It is usually flanked by the replication-associated recombination protein A and the universal stress protein A. A catabolite responsive element was identified in over a third of all 6S RNA genes. It is known to modulate gene expression based on the available carbon sources. The presence of antisense transcripts could not be verified as a general trait of LAB 6S RNAs.Despite a large number of species and the heterogeneity of LAB, the stress regulator 6S RNA is well-conserved both from a structural as well as a syntenic perspective. This is the first approach to describe 6S RNAs and short 6S RNA-derived transcripts beyond a single species, spanning a large taxonomic group covering multiple families. It yields universal insights into this regulator and complements the findings derived from other bacterial model organisms.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
6S RNA هو منظم للنسخ الخلوي الذي يضبط عملية التمثيل الغذائي للخلايا. يوجد هذا الحمض النووي الريبي الصغير غير المشفر في جميع البكتيريا تقريبًا وبين النصوص الأكثر وفرة. تشكل بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة ذات الصلة القوية بالتكنولوجيا الحيوية، وغالبًا ما يتم استغلالها كمزارع بادئة للمنتجات الصناعية من خلال التخمير. تستخدم بعض السلالات كبروبيوتيك بينما يمثل البعض الآخر مسببات أمراض محتملة. تشير التقارير العرضية للحمض النووي الريبي 6S داخل هذه المجموعة بالفعل إلى آثار استقلابية مذهلة. الفكرة التي يمكن تصورها هي أن المختبر الذي يعاني من عيوب 6S RNA قد يستقلب العناصر الغذائية بشكل أسرع، كما هو مستنتج من دراسات Echerichia coli. قد يؤدي ذلك إلى تسريع عمليات التخمير مع إمكانية تقليل تكاليف الإنتاج. وبالمثل، قد يتم إنتاج مستويات مرتفعة من المستقلبات الثانوية. تأتي الأدلة على هذا الاحتمال من النتائج الأولية المتعلقة بإنتاج السطحي في Bacillus subtilis، والتي لها وظائف مماثلة لتلك الخاصة بالجراثيم. الشرط الأساسي لفائدتها التكنولوجية الحيوية المحتملة هو التوصيف العام للحمض النووي الريبي 6S في المختبر. نحن نقدم تعليقًا توضيحيًا جينوميًا للحمض النووي الريبي 6S في جميع أنحاء ترتيب العصيات اللبنية. لقد وضع الأساس لتوصيف المعلوماتية الحيوية لميزات الحمض النووي الريبي 6S الشائعة. يغطي هذا الهياكل الثانوية ومواقع بدء الحمض النووي الريبوزي (RNA) للمنتج. يتكون هيكل الحمض النووي الريبوزي 6S الكنسي من انتفاخ مركزي محاط بأذرع حلزونية وموقع قالب لتوليف الحمض النووي الريبوزي للمنتج. يُظهر الحمض النووي الريبي 6S حفظًا تركيبيًا قويًا. عادة ما يكون محاطًا ببروتين إعادة التركيب المرتبط بالتكاثر A وبروتين الإجهاد العالمي A. تم تحديد عنصر استجابة الهدم في أكثر من ثلث جميع جينات الحمض النووي الريبي 6S. من المعروف أنه يعدل التعبير الجيني بناءً على مصادر الكربون المتاحة. لا يمكن التحقق من وجود النصوص المضادة للإحساس كسمة عامة للحمض النووي الريبي 6S في المختبر. على الرغم من وجود عدد كبير من الأنواع وعدم تجانس المختبر، فإن منظم الإجهاد 6S RNA محفوظ جيدًا من منظور هيكلي وكذلك من منظور تركيبي. هذا هو النهج الأول لوصف 6S RNAs والنصوص القصيرة المستمدة من 6S RNA خارج نوع واحد، والتي تغطي مجموعة تصنيفية كبيرة تغطي عائلات متعددة. إنه ينتج رؤى عالمية حول هذا المنظم ويكمل النتائج المستمدة من كائنات نموذجية بكتيرية أخرى.Translated Description (French)
L'ARN 6S est un régulateur de la transcription cellulaire qui ajuste le métabolisme des cellules. Ce petit ARN non codant se retrouve dans presque toutes les bactéries et parmi les transcrits les plus abondants. Les bactéries lactiques (LAB) constituent un groupe de micro-organismes à forte pertinence biotechnologique, souvent exploités comme cultures de départ pour des produits industriels par fermentation. Certaines souches sont utilisées comme probiotiques tandis que d'autres représentent des agents pathogènes potentiels. Des rapports occasionnels d'ARN 6S au sein de ce groupe indiquent déjà des implications métaboliques frappantes. Une idée concevable est que le LABORATOIRE présentant des défauts de l'ARN 6S peut métaboliser les nutriments plus rapidement, comme le suggèrent les études sur Echerichia coli. Cela peut accélérer les processus de fermentation avec le potentiel de réduire les coûts de production. De même, des niveaux élevés de métabolites secondaires peuvent être produits. Les preuves de cette possibilité proviennent de résultats préliminaires concernant la production de surfactine chez Bacillus subtilis, qui a des fonctions similaires à celles des bactériocines. La condition préalable à son utilité biotechnologique potentielle est une caractérisation générale de l'ARN 6S dans LAB.Nous fournissons une annotation génomique de l'ARN 6S tout au long de l'ordre des Lactobacillales. Il a jeté les bases d'une caractérisation bioinformatique des caractéristiques communes de l'ARN 6S. Cela couvre les structures secondaires, la synténie, la phylogénie et les sites de démarrage de l'ARN produit. La structure d'ARN 6S canonique est formée par un renflement central flanqué de bras hélicoïdaux et un site modèle pour la synthèse de l'ARN produit. L'ARN 6S présente une forte conservation synténique. Elle est généralement flanquée de la protéine de recombinaison A associée à la réplication et de la protéine de stress universelle A. Un élément sensible au catabolite a été identifié dans plus d'un tiers de tous les gènes d'ARN 6S. Il est connu pour moduler l'expression des gènes en fonction des sources de carbone disponibles. La présence de transcrits antisens n'a pas pu être vérifiée comme un trait général des ARN 6S de LABORATOIRE. Malgré un grand nombre d'espèces et l'hétérogénéité du LABORATOIRE, l'ARN 6S régulateur de stress est bien conservé à la fois d'un point de vue structurel et synténique. Il s'agit de la première approche pour décrire les ARN 6S et les courts transcrits dérivés de l'ARN 6S au-delà d'une seule espèce, couvrant un grand groupe taxonomique couvrant plusieurs familles. Il donne un aperçu universel de ce régulateur et complète les résultats dérivés d'autres organismes modèles bactériens.Translated Description (Spanish)
El ARN 6S es un regulador de la transcripción celular que ajusta el metabolismo de las células. Este pequeño ARN no codificante se encuentra en casi todas las bacterias y entre los transcritos más abundantes. Las bacterias del ácido láctico (LAB) constituyen un grupo de microorganismos con una fuerte relevancia biotecnológica, a menudo explotados como cultivos iniciadores para productos industriales a través de la fermentación. Algunas cepas se utilizan como probióticos, mientras que otras representan patógenos potenciales. Informes ocasionales de ARN 6S dentro de este grupo ya indican implicaciones metabólicas sorprendentes. Una idea concebible es que el LABORATORIO con defectos de ARN 6S puede metabolizar los nutrientes más rápido, como se infiere de los estudios de Echerichia coli. Esto puede acelerar los procesos de fermentación con el potencial de reducir los costes de producción. Del mismo modo, se pueden producir niveles elevados de metabolitos secundarios. La evidencia de esta posibilidad proviene de hallazgos preliminares sobre la producción de surfactina en Bacillus subtilis, que tiene funciones similares a las de las bacteriocinas. El requisito previo para su potencial utilidad biotecnológica es una caracterización general del ARN 6S en LAB. Proporcionamos una anotación genómica del ARN 6S en todo el orden Lactobacillales. Sentó las bases para una caracterización bioinformática de las características comunes del ARN 6S. Esto cubre las estructuras secundarias, la sintenia, la filogenia y los sitios de inicio del ARN del producto. La estructura canónica de ARN 6S está formada por una protuberancia central flanqueada por brazos helicoidales y un sitio de plantilla para la síntesis de ARN del producto. El ARN 6S exhibe una fuerte protección sinténica. Por lo general, está flanqueada por la proteína A de recombinación asociada a la replicación y la proteína A de estrés universal. Se identificó un elemento sensible a catabolitos en más de un tercio de todos los genes de ARN 6S. Se sabe que modula la expresión génica en función de las fuentes de carbono disponibles. La presencia de transcritos antisentido no pudo verificarse como un rasgo general de los ARN 6S de LAB. A pesar de una gran cantidad de especies y la heterogeneidad de LAB, el ARN 6S regulador del estrés está bien conservado tanto desde una perspectiva estructural como sinténica. Este es el primer enfoque para describir los ARN 6S y los transcritos cortos derivados del ARN 6S más allá de una sola especie, abarcando un gran grupo taxonómico que abarca múltiples familias. Produce conocimientos universales sobre este regulador y complementa los hallazgos derivados de otros organismos modelo bacterianos.Files
s12863-021-00983-2.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:27de14825a0a29d3758b0a219443e339
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رؤى حول الحمض النووي الريبوزي 6S في بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB)
- Translated title (French)
- Aperçu de l'ARN 6S dans les bactéries lactiques (LABORATOIRE)
- Translated title (Spanish)
- Conocimientos sobre el ARN 6S en bacterias del ácido láctico (LAB)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3196996115
- DOI
- 10.1186/s12863-021-00983-2
References
- https://openalex.org/W1899890425
- https://openalex.org/W1922930809
- https://openalex.org/W1944775178
- https://openalex.org/W1972689866
- https://openalex.org/W1972725821
- https://openalex.org/W1975572611
- https://openalex.org/W1977608502
- https://openalex.org/W1979835060
- https://openalex.org/W1983414988
- https://openalex.org/W1990937720
- https://openalex.org/W1992986900
- https://openalex.org/W1997514177
- https://openalex.org/W2002013652
- https://openalex.org/W2009236309
- https://openalex.org/W2015095310
- https://openalex.org/W2020968948
- https://openalex.org/W2036897871
- https://openalex.org/W2039508595
- https://openalex.org/W2045489348
- https://openalex.org/W2047849845
- https://openalex.org/W2049456105
- https://openalex.org/W2062896692
- https://openalex.org/W2079599001
- https://openalex.org/W2084072510
- https://openalex.org/W2086042776
- https://openalex.org/W2086561953
- https://openalex.org/W2089609186
- https://openalex.org/W2090873584
- https://openalex.org/W2091044669
- https://openalex.org/W2096049571
- https://openalex.org/W2096525273
- https://openalex.org/W2106348935
- https://openalex.org/W2109295007
- https://openalex.org/W2111512612
- https://openalex.org/W2116444522
- https://openalex.org/W2121005589
- https://openalex.org/W2122041607
- https://openalex.org/W2122192796
- https://openalex.org/W2127322768
- https://openalex.org/W2128266678
- https://openalex.org/W2131510173
- https://openalex.org/W2132926880
- https://openalex.org/W2141052558
- https://openalex.org/W2141152740
- https://openalex.org/W2142678478
- https://openalex.org/W2143407915
- https://openalex.org/W2149074973
- https://openalex.org/W2156192089
- https://openalex.org/W2156274103
- https://openalex.org/W2158266834
- https://openalex.org/W2161213898
- https://openalex.org/W2164545617
- https://openalex.org/W2170157200
- https://openalex.org/W2170969288
- https://openalex.org/W2191425592
- https://openalex.org/W2215199585
- https://openalex.org/W2270550700
- https://openalex.org/W2294246275
- https://openalex.org/W2460705866
- https://openalex.org/W2499564842
- https://openalex.org/W2570169479
- https://openalex.org/W2731472476
- https://openalex.org/W2734418457
- https://openalex.org/W2743152982
- https://openalex.org/W2749811638
- https://openalex.org/W2764077044
- https://openalex.org/W2766848373
- https://openalex.org/W2766908207
- https://openalex.org/W2778272511
- https://openalex.org/W2806478403
- https://openalex.org/W2808346089
- https://openalex.org/W2810579733
- https://openalex.org/W2885945075
- https://openalex.org/W2886193304
- https://openalex.org/W2898673795
- https://openalex.org/W2902259460
- https://openalex.org/W2942832294
- https://openalex.org/W2946717857
- https://openalex.org/W2973832631
- https://openalex.org/W3016016792
- https://openalex.org/W4250297812