摆动位尿苷 tRNA 修饰酶 MnmA 塑造密码子依赖的应激响应系统

大肠杆菌利用摇摆位尿苷（U34）修饰来调节密码子解码，但单个 tRNA 修饰酶如何塑造基因表达仍不清楚。在本研究中，我们鉴定出 MnmA——tRNALys、tRNAGln 和 tRNAGlu 的 U34 硫代化酶——是连接密码子导向翻译、调控子控制与应激响应的核心调节因子。MnmA 的缺失耗竭了依赖 s2U 的摇摆位修饰，阻止了基于香叶基（ges2U）和硒代（se2U）的修饰形成，导致生长缺陷、过氧化氢酶活性降低以及多层次基因表达失调。ΔmnmA 细胞表现出广泛的适应性转录重编程，这与受 RpoS 和 OxyR 调控的通路相关，并伴随着蛋白质产出的受损。内源性蛋白和标签蛋白分析表明，包括 RpoS、OxyR、FliA、KatE 和 KatG 在内的转录调节因子、适应性蛋白和解毒蛋白受到特异性损害。多核糖体谱分析和多核糖体相关 RNA 测序显示，MnmA 缺陷在全局范围内降低了翻译能力，并使 mRNA 丰度与翻译效率发生解耦，这种现象在氧化应激期间进一步加剧。我们开发了全基因组范围的密码子使用映射分析方法，鉴定出五类由密码子定义的基因簇，其中特定基因簇富集了 Lys、Gln 和 Glu 密码子，并在 MnmA 缺失时受到不成比例的影响。综上，这些发现支持这样一种观点：摇摆位尿苷硫代化及其下游修饰与相应的密码子结构相配合，共同协调与细菌适应性相关的调控子控制因子和应激响应网络的翻译。

大肠杆菌利用摆动位尿苷（U34）修饰来调节密码子解码，但单个 tRNA 修饰酶如何塑造基因表达仍不清楚。在本研究中，我们鉴定出 MnmA——tRNALys、tRNAGln 和 tRNAGlu 的 U34 硫代化酶——是连接密码子导向翻译、调控子控制与应激反应的核心调控因子。MnmA 的缺失会耗竭依赖 s2U 的摆动位修饰，阻断香叶基（ges2U）和硒代（se2U）修饰的形成，导致生长缺陷、过氧化氢酶活性降低以及多层次的基因表达失调。ΔmnmA 细胞表现出广泛的适应性转录重编程，这与受 RpoS 和 OxyR 调控的通路相关，并伴随着蛋白质产出的受损。内源性蛋白和标签蛋白分析表明，多种转录调控因子、适应性蛋白及解毒蛋白受到特异性损害，包括 RpoS、OxyR、FliA、KatE 和 KatG。多核糖体分析和多核糖体相关 RNA 测序显示，MnmA 缺陷会在全局范围内降低翻译能力，并使 mRNA 丰度与翻译效率发生脱耦，而且这种现象在氧化应激期间进一步加剧。我们开发了全基因组范围的密码子使用映射分析方法，鉴定出五类由密码子定义的基因簇，其中若干富含 Lys、Gln 和 Glu 密码子的特定簇在 MnmA 缺失时受到不成比例的影响。综上，这些发现支持如下观点：摆动位尿苷硫代化及其下游修饰与相应的密码子结构相配合，共同协调调控子控制因子和应激反应网络的翻译，而这些过程与细菌适应度密切相关。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.15.745044v1?rss=1

🏷️ tRNA修饰 U34硫代化 密码子偏好性翻译 细菌应激响应 大肠杆菌 MnmA