遗传学与基因组科学杂志gydF4y2Ba类别:遗传学gydF4y2Ba类型:研究文章gydF4y2Ba

23S rRNA G748的甲基化和核糖体蛋白L22 Lys-94是维持核糖体停滞和蛋白质组组成之间联系的关键因素gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba

Tatsuma ShojigydF4y2Ba 1gydF4y2Ba*gydF4y2Ba
1gydF4y2BaQmer LLC Inc,千叶,日本gydF4y2Ba

*gydF4y2Ba通讯作者(年代):gydF4y2Ba
Tatsuma ShojigydF4y2Ba
Qmer LLC Inc,千叶,日本gydF4y2Ba
电话:gydF4y2Ba+ 81 8051809605,gydF4y2Ba
电子邮件:gydF4y2Batatsumashoji@bioinforest.comgydF4y2Ba

收到的日期gydF4y2Ba: 2021年4月25日gydF4y2Ba
接受日期gydF4y2Ba: 2021年4月28日gydF4y2Ba
发布日期gydF4y2Ba: 2021年5月05日gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

背景:gydF4y2Ba位于新生多肽出口通道的23S rRNA修饰在转译过程和抗生素结合过程中都起着重要作用。鸟嘌呤在748 (mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748) 23S rRNA ingydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba与核糖体阻滞和抗生素特利霉素(TEL)的结合有关。RlmA编码基因的破坏gydF4y2Ba2gydF4y2Ba是什么甲基化了23S rRNA G748导致了TEL抗性的增加gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba.然而,一个孤立的高水平tel耐药gydF4y2Ba美国肺炎gydF4y2Ba结果表明,该菌株的TEL抗性还涉及到其他非描述因子gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

结果:gydF4y2Ba我们成功分离出一株高水平的抗tel病毒gydF4y2Ba美国肺炎gydF4y2BaRlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba突变并确定了全基因组序列。核糖体蛋白22 (L22 K94)的94位赖氨酸残基是TEL与核糖体结合的关键。生长竞争试验表明,m的功能需要L22 K94gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748。核糖体分析显示mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94都是维持核糖体停滞和蛋白质组组成之间关系的关键。gydF4y2Ba

结论:gydF4y2Ba在gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba, G748的甲基化状态和L22中94位的残基相结合,对于核糖体滞缓的分布和TEL与核糖体的结合都是必不可少的。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

新生肽出口通道;核糖体剖析;核糖体停滞;23S rRNA修饰;gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

核糖体是蛋白质合成的细胞位置。肽基转移酶中心(PTC)的结构对蛋白质转译反应至关重要。该结构不仅包括23S rRNA,还包括新生肽和新生肽出口通道(NPET)之间的生化相互作用的结果[1,2]。因此,NPET的结构被认为包括核糖体蛋白和rRNA,而rRNA的修饰对于核糖体在mRNA向[3]蛋白的翻译中发挥作用至关重要。先前,我们证明了核糖体停滞受位于NPET靠近PTC[4]的G748位置的23S rRNA的甲基化影响。gydF4y2Ba

位于NPET中的几个修饰在确定抗生素耐药性或敏感性[5]中起着重要作用。在此之前,我们研究了甲基转移酶RlmA的失活gydF4y2Ba2gydF4y2Ba的N-1位置甲基化核苷酸G748 (mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748),或甲基转移酶RlmCD失活,它使核苷酸U747的N-5位置甲基化(mgydF4y2Ba5gydF4y2BaU747)和U1939的C-5位置,导致erm(B)携带中对telithrmycin (TEL)的耐药性增加gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba[6、7]。RlmA中对TEL的最低抑制浓度(MIC)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-中断或rlmc -中断gydF4y2Ba美国肺炎gydF4y2Ba突变体含量分别为16 ~ 32 μg/mL或8 μg/mL。然而,Walsh等人分离出了一种高水平的tel抗性gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba其对TEL的MIC大于512 μg/mL,[8]表明除了mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和mgydF4y2Ba5gydF4y2BaU747。gydF4y2Ba

在本研究中,我们试图确定与高水平TEL抗性相关的其他因素gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba.我们最初分离出一株高水平的抗tel病毒gydF4y2Ba美国肺炎gydF4y2BaRlmA突变体gydF4y2Ba2gydF4y2Ba并测定了这些突变体的全基因组序列。后续分析表明,核糖体蛋白L22 (L22 K94) 94位赖氨酸残基是参与高水平TEL抗性的关键因素,L22 K94是m的功能所必需的gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

L22 K94E突变产生高水平的TEL抗性gydF4y2Ba肺炎gydF4y2Ba

我们之前从临床分离的S1中分离出耐tel突变体gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba对TEL敏感性低(MIC为2 μg/mL)的菌株进行筛选,以8 μg/mL和16 μg/mL的TEL分别产生10和6个突变体。16株(Sp32到Sp47)中的每一株在编码RlmA的tlrB基因中都包含一个独特的核苷酸差异gydF4y2Ba2gydF4y2Ba但不包含任何共享突变[6]。这一结果表明,只有tlrB基因突变后,才会发生涉及高水平TEL抗性的突变。因此,我们试图从上述16个突变体之一的Sp36中分离出高水平的TEL抗性突变体,通过选择128 μg/mL的TEL。结果,几个突变体(Sp48 ~ Sp52)均增加了mic (> 512 μg/mL)。gydF4y2Ba

为确定与TEL高水平抗性相关的突变,采用下一代测序技术对菌株S1和Sp52进行全基因组测序,并对两株菌株进行开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)序列分析。结果,在编码核糖体蛋白L22的基因中发现了一个突变,导致Sp52中该蛋白的Lys94Glu发生改变。此外,该突变在突变体Sp48 ~ Sp51中被证实,但在突变体Sp32 ~ Sp47中不存在。根据晶体的三维结构gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba70核糖体的50S亚基与TEL(蛋白数据库:3OAT)[9]结合,L22 K90突变蛋白,对应于L22 K94gydF4y2Ba肺炎链球菌,gydF4y2Ba是NPET的组成部分,位于mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748;这种残基似乎通过K90侧链末端的甲基与TEL中的氧原子形成了三个氢键(图1)。因此,K94E突变会失去这些氢键。这些结果表明,L22 K94E突变导致了高水平的TEL抗性gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

图1:gydF4y2BaTEL与核糖体50S亚基结合的结构。gydF4y2Ba

TEL分子是用棍子和球模型表示的。23S rRNA A752和L22 K94的残基可见。虚线表示TEL中的氧原子到L22 K94侧链中氨基的氢原子的距离。gydF4y2Ba

对于m的函数,L22 K94是必要的gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748gydF4y2Ba

我们无法从S1中直接分离出L22 K94E突变体,这意味着mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94。的gydF4y2Ba美国肺炎gydF4y2Ba与S1、Sp36和Sp52相比,携带野生型tlrB和突变体L22 K94E的突变体的适应度较低。为了验证这一假设,我们将编码野生型tlrB基因的质粒引入Sp52 (Sp375),并比较以下四种菌株的生长情况:S1、Sp36、Sp52和Sp375(图2A)。不出所料,与S1和Sp36相比,Sp52和Sp375的生长速度要低得多。为了阐明Sp52和Sp375之间的生长差异,我们在这两个菌株之间进行了生长竞争试验。结果,Sp375在继代培养过程中迅速消失(图2B)。这一结果清楚地表明L22 K94是m的作用所必需的gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748。gydF4y2Ba

图2:gydF4y2Bam的效应gydF4y2Ba1gydF4y2Ba生长的G748/L22 K94。gydF4y2Ba

(A)菌株S1(闭环)、Sp375 (Sp52/pRlmA)的生长gydF4y2Ba2gydF4y2Ba;在37°C和5% CO的BHI-Y肉汤中,Sp52(开放方形)和Sp36(封闭三角形)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba.(B) Sp375 (Sp52/pRlmA)之间的生长竞争gydF4y2Ba2gydF4y2Ba;开圈)和Sp52(闭圈)。Sp375与等量的Sp52细胞混合,按照材料和方法中所述进行培养。Sp375细胞在添加5%马血加卡那霉素的BHI-Y琼脂上孵育,Sp375和Sp52细胞在添加5%马血的BHI-Y琼脂上孵育。计算每次传代培养中Sp375或Sp52细胞的剩余百分比,并绘制各品系丰度百分比图。循环之间的稀释是1:20。(A)和(B)给出了至少三个独立实验的平均值和标准差。gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748gydF4y2Ba/L22 K94影响核糖体阻滞gydF4y2Ba

我们之前说过mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748影响核糖体停滞。因此,为了研究L22 K94在核糖体停滞中的作用,我们对4个菌株(WT, S1ΔrlmA)进行了核糖体谱分析gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ pRlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(野生型);L22突变体,Sp52ΔrlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ pRlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(野生型);双突变体,Sp52ΔrlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ pRlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(C23R);RlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba突变,S1ΔrlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ pRlmAgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(C23R);请注意RlmAgydF4y2Ba2gydF4y2BaC23R突变组[6]无甲基转移酶活性。以核糖体在ermBL区[10]停顿的erm (B)操纵子为例,观察核糖体的分布。erm (B)操纵子中的核糖体位置和密度在四株菌株中完全不同(图3a)。gydF4y2Ba

这四种菌株在erm (B)操作子中核糖体占用的差异使我们推测m的一般作用gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94在核糖体中停滞。我们之前根据RNA脚印试验[4]的结果将核糖体停滞定义为a位点密度高于8(见方法部分)。因此,我们进行了超基因分析,以获得在所有orf中核糖体停滞的全球差异的概述(图3B)。这表明突变体中所有orf的核糖体停滞率高于WT,特别是在100-500残基区附近gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94在核糖体中停滞。gydF4y2Ba

图3:gydF4y2Ba核糖体分析gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba揭示核糖体停滞。gydF4y2Ba

(A) erm (B)操纵子的核糖体密度图显示了WT、L22突变体、Double突变体和RlmA之间核糖体占用的差异gydF4y2Ba2gydF4y2Ba突变株。(B) WT或L22突变体(左图)、WT或双突变体(中图)和WT或RlmA中核糖体停滞的超基因图谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba变种人(右面板)。延缓基因的a位点密度相对于起始密码子排列。gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748gydF4y2Ba/L22 K94对NPET与新生多肽之间的相互作用有重要影响gydF4y2Ba

核糖体停滞的原因之一是新生多肽和NPET之间的生化相互作用。考察m的作用gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94对NPET中生化相互作用的影响,“停滞肽”被确认为先前描述的[11]。简单地说,我们首先收集了所有核糖体Stallings的出口通道中的新生肽序列,并计算了8000个tripe tide中每个发生的概率。然后,我们以大于0.9999的概率将停滞肽定义为停滞肽,并对4个菌株之间的停滞肽进行比较。令人惊讶的是,在这些菌株中通常发现的停滞肽很少(图4A),这表明NPET中的生化相互作用在四种菌株中是不同的。gydF4y2Ba

NPET的长度大约是31个氨基酸[11]。测试m是否gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94与NPET直接或间接相互作用,计算了NPET中29个位点上停滞肽的出现频率。在所有四种菌株中,停滞肽倾向于发生在PTC附近(图4B),表明mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748/L22 K94和NPET。gydF4y2Ba

图4:gydF4y2Bam的效应gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748/L22 K94对核糖体出口通道与新生肽相互作用的影响。gydF4y2Ba

(A) WT、L22突变体、Double突变体和RlmA中停滞肽序列的维恩图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba突变株。停滞肽序列的数量显示在括号中。(B)停滞肽序列沿隧道长度的平均分布。沿着隧道的位置(x轴)表示肽占据的第一个位置。x轴下方的箭头表示NPET的方向。条形的高度是该位置被占据的概率(标题中定义的所有肽序列的平均概率)。当柱状图对应的概率分别显著(P < 0.05)高于/低于随机时为红色/蓝色;其余条形(P > 0.05)呈灰色。gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748 /gydF4y2BaL22 K94是影响核糖体停滞和蛋白质组组成之间联系的一般因素gydF4y2Ba

停滞多肽导致核糖体停滞,实质上结束了翻译过程[12,13]。因此,延迟肽的序列可能在进化中未被充分表达。为了验证这一假设,我们首先在蛋白质组中确定了360个过度代表和382个不足代表的牛尾潮gydF4y2BaS.pneumoniaegydF4y2Ba.然后,使用Fisher精确检验计算滞期肽中过量和不足的肽潮的富集情况(图5A)。虽然在WT的停滞肽组中,表达过和表达不足的肽都显著富集,但在其他三个菌株中,这两个肽组都没有富集。这表明延缓肽在进化上是保守的gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94对维持核糖体停滞和蛋白质组组成之间的关系很重要。gydF4y2Ba

为了进一步检验m的作用gydF4y2Ba1gydF4y2Ba我们计算了12种革兰氏阳性菌蛋白质组中所有8000个tripe tides发生的频率的8000维向量,其中G748的甲基化和L22的序列已被揭示[14]。然后,我们根据这个频率向量画了一个系统发育树。令人惊讶的是,蛋白质组组成分离成两组,其方式与L22中94位突变残基和G748甲基化状态的组合基本一致(图5B),这表明mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748/L22 K94是控制核糖体对蛋白质组组成的停滞的一般因素。gydF4y2Ba

图5:gydF4y2Bam的作用gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748/L22 K94在核糖体停滞和蛋白质组组成之间的关系。gydF4y2Ba

(A)相对于WT、L22突变体、Double突变体和RlmA中蛋白质组表达的停滞肽序列的数量分布gydF4y2Ba2gydF4y2Ba突变体;p值表示过代表比例和过代表比例的统计显著性。(B)基于所选革兰氏阳性菌的平均连锁聚类的系统发育树,使用蛋白质组表示产生的随机载体。蛋白质组表示分为两组,其方式与L22 90位残基和G748甲基化状态的组合基本一致。L22中90位的氨基酸残基显示在有机体名称后面的括号中,后面是G748甲基化的状态。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

在本研究中,我们成功地确定了L22 K94为参与高水平TEL抗性的关键因子gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba.我们发现m的函数需要L22 K94gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748,这对核糖体在适当位置滞留以维持蛋白质组组成非常重要。TEL表现出强烈作用的原因gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba以及为什么抗tel突变体gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba很少临床分离出[15],可能是因为TEL结合的区域对gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba控制核糖体在正确位置的停滞。在这里,Double突变体和L22突变体的生长速度都远远低于其他突变体(图2)。gydF4y2Ba

L22 K94位于m的对面gydF4y2Ba1gydF4y2BaNPET[9]中的G748。一些rRNA的修饰聚集在m周围gydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94[16]。这些修改,加上mgydF4y2Ba1gydF4y2BaG748和L22 K94,合成窄门在NPET中称为“鉴别门”[1]。因此,鉴别门可能起着控制核糖体在适当位置停滞以维持蛋白质组组成的作用。这意味着不同物种间的鉴别门结构可能是不同的,因为鉴别门负责不同物种间的蛋白质组组成。因此,针对鉴别门的抗生素具有物种特异性,不会对非靶向细菌产生耐药性。这是设计抗生素的一个新概念,因此,鉴别门靶向抗生素可能形成一个新的抗生素类别,应该在未来的研究中进行研究。gydF4y2Ba

L22中94位残基和G748甲基化状态的组合与蛋白质组的组成相关(图5B)。这意味着核糖体停滞的分布可以解释物种之间的差异。由于核糖体停滞的分布被概括为每8000次潮发生的概率,或者更一般地说每20次潮发生的概率gydF4y2BangydF4y2Ban长度的肽,每个物种可以用20来表示gydF4y2BangydF4y2Ba维向量。我们建议这20gydF4y2BangydF4y2Ba矢量“停滞矢量”作为物种的数学表示是非常有用的。例如,两个物种之间的距离很容易根据数学上的距离定义来计算,而不需要定义核苷酸之间的距离,这样定义的合理性就不明确了。此外,由于核糖体停滞的分布取决于细胞条件或实验条件[10],因此停滞载体可作为细胞或实验条件的生物学定义。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

我们发现L22 K94是参与高水平TEL抗性的关键因子gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba并证明了L22中94位的残基和G748的甲基化状态是维持蛋白质组组成的适当核糖体停滞的必要条件。因此,NPET中的这一区域可能是一类新型抗生素的新靶点。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

菌株,质粒和培养基gydF4y2Ba

菌株和质粒分别见补充表S1和S2。gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba从日本临床分离到TEL敏感性降低的菌株S1 (MIC, 2μg/mL)[6]。肺炎球菌常规培养在37°C和5% COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在脑心灌注培养基中加入0.5%酵母提取物(BHI-Y)肉汤和BHI-Y琼脂,添加5%马血。gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba在L肉汤(1%巴特-色氨酸,0.5%巴特酵母提取物,0.5%氯化钠,pH 7.4)和L琼脂中生长。必要时在培养基中添加卡那霉素(25 ~ 600 μg/mL)、大光霉素(100 μg/mL)和氨苄青霉素(25 μg/mL)。gydF4y2Ba

转换gydF4y2Ba

采用合成能力刺激肽(CSP) 1和Iannelli和Pozzi[17]的方法合成转化能力肽gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2BaS1。gydF4y2Ba

抗微生物药物敏感性试验gydF4y2Ba

使用添加5%裂解马血的Mueller-Hinton琼脂板,通过连续两倍稀释法测定对抗生素的敏感性。根据临床和实验室标准协会[18]的建议,评估肺炎球菌对TEL的敏感性或耐药性。gydF4y2Ba

下一代测序和数据分析gydF4y2Ba

通过对每个菌株提取的基因组DNA样本进行测序,估计了细菌基因组的相对突变。总DNA提取采用Blue and Mitchell[19]法。为了制备文库DNA,总DNA的500 ng被Covaris (M&S)剪切到800 bp。使用MiniElute PCR纯化试剂盒(Qiagen)纯化剪切DNA产物,然后使用GS Junior平台(Roche)作为模板进行热解测序。数据通过数据分析管道进行处理。S1和Sp52中的读都由从头组装程序组装成contig。用参考映射程序将这些菌株之间的核苷酸序列多态性序列的读数映射到组装的contigs上。我们收集了满足以下两个条件的核苷酸替换:(i)替换有5个测序reads支持(ii) 90%的reads支持替换。gydF4y2Ba

RNA-SeqgydF4y2Ba

肺炎链球菌gydF4y2Ba培养物生长到对数相,然后将2.8 mL培养物加入2.8 mL RNA裂解缓冲液(1% SDS, 0.1 M NaCl, 8mM EDTA)中,预热到100℃,漩涡2min。将得到的裂解物加入到5.6 mL 100°c预热的酸苯酚(Sigma-Aldrich)中,旋转5分钟。离心后,使用DirectZol (zyymo Research)从水相中提取RNA。rRNA用微生物压榨机(Ambion)从总RNA中分离出来。所得的总mRNA (400ng作为输入)用于使用KAPA链RNA-Seq文库制备试剂盒Illumina平台(KK8400)构建DNA文库。使用Illumina HiSeq 1500单端测序系统对DNA文库进行测序。使用Trimmomatic v.0.39[20]对Illumina适配器序列进行预处理,然后对齐到S1基因组序列gydF4y2Ba6gydF4y2Ba使用HASAT2 v.2.2.1[21]。gydF4y2Ba

Ribo-SeqgydF4y2Ba

库是按照前面在[4]中描述的那样准备的。gydF4y2Ba肺炎链球菌gydF4y2Ba培养培养到原木阶段。然后用100 μg/mL氯霉素预处理细胞2 min,离心制粒。取下上清液后,将细胞球置于2.5 mL重悬缓冲液(10mM MgCl)中gydF4y2Ba2gydF4y2Ba, 100mM NHgydF4y2Ba4gydF4y2BaCl, 20mM Tris, pH 8.0,和1mM氯霉素)。然后,细胞在冰上超声,离心和25absgydF4y2Ba260gydF4y2Ba核糖体单位(1agydF4y2Ba260gydF4y2Ba= 12 μg/μL)用MNase (Roche)酶切。消化后的样品小心地加载到蔗糖梯度上,在124,700 ×的温度下离心gydF4y2BaggydF4y2Ba在4℃下放置8小时。离心后,将核糖体脚印相关馏分汇集,用SDS/热酸/苯酚法纯化RNA。核糖体足迹样本在变性聚丙烯酰胺凝胶上分解,去除20 ~ 45个核苷酸之间的条带。使用ZR小RNA PAGE回收试剂盒(Zymo Research)回收RNA。使用T4多核苷酸激酶(T4 PNK;NEB), RNA连接到Linker-1 (5 ' -App CTGTAGGCACCATCAAT ddC-d '),使用以下反应组分:20% (wt/col) PEG, 10% DMSO, 1 × T4 Ligase反应缓冲液,20 U SUPERase。In和10u T4连接酶2,截断(NEB)。结扎产物溶解在10%的铽-尿素凝胶上,30 - 70纳米之间的带被切除。使用ZR小RNA PAGE回收试剂盒回收结扎RNA。使用T4 PNK将3 '连接样品的5 '端磷酸化后,使用T4 RNA Ligase1 (NEB)连接Linker-2 (5 ' - gagtctgcgtgtgattcgggttaggtgttgggggcca -3 ')。 Reaction mixtures were resolved on a 10% TBE-Urea gel, and a band between 90 and 120 nt was excised. Ligated RNA was recovered using the ZR small-RNA PAGE Recovery kit. cDNAs were synthesized using SuperScript III Reverse Transcriptase (Invitrogen) and Linker-1-RT (5′-ATTGATGGTGCCTACAG-3′) as a primer. RNA products were hydrolyzed by adding 1mM NaOH to a final concentration of 0.1 mM and incubating for 15 min at 95°C. The cDNA products were resolved from the unextended primer on a 10% TBE-Urea gel, and a band between 90 and 120 nt was excised. DNA was recovered using the ZR small-RNA PAGE Recovery Kit. The resulting cDNA was PCR amplified with Q5 Hight Fidelity Polymerase (NEB) using LInker-2-partial (5′-TTAGGTGTTGGGTTGGGCCA-3′) and Linker-1 as the primers. Amplified PCR products were purified using AMPure Bead (Beackman Coulter). KAPA Hyper Prep Kits for Illumina (KK8500) were used to construct the library, and the resulting DNA libraries were sequenced using the Illumina HiSeq 1500 system. The Illumina libraries were preprocessed by clipping the adapter sequences (Linker-1 and Linker-2) using CutAdapt v.2.10 [22] for the linker sequences, and Trimmomatic v.0.39 [20] for the Illumina adapters. Then, the sequencing reads were aligned to the S1 genome sequences [7] using HASAT2 v.2.2.1 [21]. Next, the S1 gene feature file [7] was used to determine the CDS region. Sequencing data were deposited in the DDBJ database with the accession number DRA011224.

核糖体密度的定义gydF4y2Ba

核糖体密度(Ribosome Density, RD)的计算方法如前所述[23-25],但计算时使用了24 - 30 nt之间的核糖体脚印。选择这个范围的理由是要尽可能多地确定脚印,以提高统计效力,并排除那些被怀疑不应对脚印负责的脚印。gydF4y2Ba

a -位点峰的定义gydF4y2Ba

首先,我们从读取的5 '端开始,用偏移量[(15/27)×(L)]确定每次读取对应的a位点,其中L为每次读取的长度。我们使用归一化a位点计数(ribo/mRNA)作为a位点峰值。gydF4y2Ba

核糖体停滞的超基因分析gydF4y2Ba

为了得到图3B所示的超基因剖面,a位点密度大于8的按其自身的平均RD进行比例,每个归一化RD剖面按各自的起始密码子对齐,并在每个位置取平均值。gydF4y2Ba

延迟肽的定义gydF4y2Ba

按前面描述的[11]计算失速p值。p值小于0.0001的多肽在这里称为停滞多肽。gydF4y2Ba

过多和不足代表的肽序列的富集gydF4y2Ba

表达不足和表达不足的肽序列被识别为先前描述的[11],除了p值的截断值对表达不足的肽为0.0001,对表达过多的肽为0.9999。gydF4y2Ba

声明gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

发表同意书gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本研究中产生的所有数据都已存入DDBJ存储库(DRA011224)。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称他们没有相互竞争的利益。gydF4y2Ba

鸣谢gydF4y2Ba

本研究由日本科学促进学会资助基金资助,研究对象为16J02984。我们感谢山本智子和高谷明子的讨论。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

ST贡献了工作的概念和总体设计,所有的实验,生物信息学分析,Ribo-Seq数据的解释和手稿的起草和修订。作者阅读并批准了最终稿。gydF4y2Ba

补充表gydF4y2Ba

应变gydF4y2Ba

相关的特征gydF4y2Ba

来源参考gydF4y2Ba

链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba

S1gydF4y2Ba

耐tel临床分离物gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

Sp36gydF4y2Ba

从8 μg/mL含tel的BHI-Y琼脂平板中分离出S1的耐tel突变体gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

Sp52gydF4y2Ba

从128 μg/mL含tel的BHI-Y琼脂平板中分离到抗tel突变体Sp36gydF4y2Ba

本研究gydF4y2Ba

Sp274gydF4y2Ba

ΔgydF4y2BatlrBgydF4y2Ba::gydF4y2Ba油气地质gydF4y2Ba(9)在S1gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

Sp284gydF4y2Ba

Sp274港pTKY1111gydF4y2Ba

[4]gydF4y2Ba

Sp288gydF4y2Ba

Sp52港pTKY1127gydF4y2Ba

本研究gydF4y2Ba

Sp375gydF4y2Ba

Sp52港pTKY1111gydF4y2Ba

本研究gydF4y2Ba

Sp378gydF4y2Ba

Sp52港pTKY1111gydF4y2Ba

本研究gydF4y2Ba

Sp379gydF4y2Ba

Sp274内含pTKY1127gydF4y2Ba

[4]gydF4y2Ba

补充表1:gydF4y2Ba细菌菌株。gydF4y2Ba

质粒gydF4y2Ba

相关的特征gydF4y2Ba

来源参考gydF4y2Ba

pUC18gydF4y2Ba

克隆载体gydF4y2Ba

实验室。集合gydF4y2Ba

pLZ12-Km2gydF4y2Ba

穿梭载体gydF4y2Ba

[24]gydF4y2Ba

pTKY862gydF4y2Ba

pLZ12-Km2耐Sp盒式aad(9)gydF4y2Ba

[25]gydF4y2Ba

pTKY1041gydF4y2Ba

pLZ12-Km2, S1有1401 bp erm(B)片段gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

pTKY1109gydF4y2Ba

pUC18带328 bp tlrB片段gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

pTKY1110gydF4y2Ba

插入抗Sp卡带aad后tlrB片段中断的pUC18 (9)gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

pTKY1111gydF4y2Ba

pLZ12-Km2, S1有1065 bp tlrB片段gydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

pTKY1127gydF4y2Ba

pLZ12-Km2, Sp44的tlrB片段为1065 bpgydF4y2Ba

[6]gydF4y2Ba

补充表2:gydF4y2Ba质粒。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

  1. Nakatogawa H, Ito K(2002)核糖体出口通道具有鉴别门的功能。108号牢房:629-636。gydF4y2Ba
  2. Tenson T, Ehrenberg M(2002)核糖体隧道中的调节新生肽。108号牢房:591-594。gydF4y2Ba
  3. Sergiev PV, Golovina AY, Prokhorova IV, Sergeeva OV, Osterman IA等(2011)核糖体RNA的修饰:从酶到功能。核糖体97 - 110。gydF4y2Ba
  4. 李晓燕,李晓燕,李晓燕。(2021)核糖体谱分析在中国的应用gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba揭示了23S rRNA核苷酸G748甲基化在核糖体停滞中的作用。中华基因学报(英文版)6:024。gydF4y2Ba
  5. Sergiev PV, Golovina AY, Prokhorova IV, Sergeeva OV, Osterman IA等(2011)核糖体RNA的修饰:从酶到功能。核糖体97 - 110。gydF4y2Ba
  6. Takaya A, Sato Y, Shoji T, Yamamoto T (2013) RlmAII甲基转移酶对23S rRNA核苷酸G748的甲基化gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Batelithromycin易感。抗菌药物和化疗57:3789-3796。gydF4y2Ba
  7. Shoji T, Takaya A, Sato Y, Kimura S, Suzuki T,等(2015)rlmcd介导的U747甲基化通过23S rRNA的甲基转移酶RlmAII促进G748高效甲基化gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba;负责特利霉素敏感性的两个rRNA甲基化之间的相互作用。核酸研究43:8964-8972。gydF4y2Ba
  8. Walsh F, Willcock J, Amyes S(2003)实验室产生的突变体对特利霉素的高耐药性gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba.抗微生物化学杂志52:345-353。gydF4y2Ba
  9. Dunkle JA, Xiong L, Mankin AS, Cate JHD(2010)与抗生素结合在肽基转移酶中心附近的大肠杆菌核糖体结构解释了药物作用谱。国家科学院院刊107:17152-17157。gydF4y2Ba
  10. Min Y-H, Kwon A-R, Yoon E-J, Shim M-J, Choi E-C(2008)红霉素诱导erm (B)的翻译衰减和mRNA稳定机制。抗菌药物和化疗52:1782-1789。gydF4y2Ba
  11. Sabi R, Tuller T(2017)酿酒酵母中诱导核糖体停滞的新生多肽的计算分析及其蛋白质组学分布。Rna 23: 983-994。gydF4y2Ba
  12. Richter JD, Coller J(2015)暂停多核糖体:为翻译控制中的延伸让路。163号单元:292-300。gydF4y2Ba
  13. Moore SD, Sauer RT(2005)核糖体拯救:大肠杆菌中tmRNA的标记活性和容量。分子微生物学58:456-466。gydF4y2Ba
  14. Liu M, Douthwaite S (2002) 23S rRNA中G745或G748核苷酸的甲基化可以区分革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。分子微生物学44:195-204。gydF4y2Ba
  15. Jalava J, Kataja J, Seppälä H, Huovinen P(2001)新型酮内酯特利霉素(HMR 3647)对红霉素耐药链球菌的体外活性研究。抗菌药物和化疗45:789-793。gydF4y2Ba
  16. Petrov AS, Bernier CR, Hershkovits E, Xue Y, Waterbury CC等(2013)23S和5S rrna的二级结构和结构域结构。核酸研究41:7522-7535。gydF4y2Ba
  17. Iannelli F, Pozzi G(2004)引入特异性和无标记突变的方法gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba.分子生物技术26:81-86。gydF4y2Ba
  18. CLSI(2007)抗微生物药敏试验性能标准;第17期信息增刊。Clsi 27: 100-117。gydF4y2Ba
  19. Blue CE, Mitchell TJ(2003)反应调节剂对毒力的贡献gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba与应变有关。感染与免疫71:4405-4413。gydF4y2Ba
  20. Bolger A, Giorgi F (2014) Trimmomatic:一种用于照明NGS数据的灵活读修工具。生物信息学30:2114-2120。gydF4y2Ba
  21. Kim D, Paggi JM, Park C, Bennett C, Salzberg SL(2019)基于图的基因组对齐和HISAT2和hisat基因型的基因分型。自然生物技术37:907-915。gydF4y2Ba
  22. Martin M (2011) Cutadapt从高通量测序读取中去除适配器序列。EMBnet杂志17:10-12。gydF4y2Ba
  23. Basu A, Yap MNF(2016)核糖体冬眠因子促进葡萄球菌生存和差异抑制翻译。核酸研究44:4881-4893。gydF4y2Ba
  24. Okada N, Tatsuno I, Hanski E, Caparon M, Sasakawa C(1998)化脓性链球菌蛋白F促进HeLa细胞的侵袭。微生物学144:3079-3086。gydF4y2Ba
  25. 高谷A,北川N, Kuroe Y, Endo K, Okazaki M,等。(2010)特雷霉素敏感性降低的子母学分析gydF4y2Ba链球菌引起的肺炎gydF4y2Ba在日本被临床分离。FEMS微生物学杂志307:87-93。gydF4y2Ba

引用:gydF4y2BaShoji T (2021) 23S rRNA G748的甲基化和核糖体蛋白L22 Lys-94是维持肺炎链球菌核糖体停滞和蛋白质组组成之间联系的关键因素。中华植物学报(英文版)6:026。gydF4y2Ba

版权:gydF4y2Ba©2021 Tatsuma Shoji等人。这是一篇开放获取的文章,根据创作共用署名许可协议(Creative Commons Attribution License)发布,该协议允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是注明原作者和来源。gydF4y2Ba

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