The distinct translational landscapes of gram-negative Salmonella and gram-positive Listeria.
The distinct translational landscapes of gram-negative Salmonella and gram-positive Listeria.
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DOI：
10.1038/s41467-023-43759-1
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发表时间：
2023-12-09
影响因子：
16.6
通讯作者：
Chung, Betty Y. -W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bryant, Owain J.;Lastovka, Filip;Powell, Jessica;Chung, Betty Y. -W.
致病菌的翻译控制是基因表达的基础，影响毒力和其他感染表型。我们使用了一种增强的核糖体分析方案，结合平行转录组学来准确捕获两种进化上遥远的致病菌——革兰氏阴性菌沙门氏菌和革兰氏阳性菌李斯特菌的全局翻译体。我们发现这两种细菌使用不同的机制来翻译调节蛋白质合成。在沙门氏菌中，除了翻译效率与顺式调控特征（如Shine-Dalgarno （SD）强度和起始密码子周围的RNA二级结构）之间的预期相关性外，我们的数据还揭示了第2和第3密码子的影响，其中串联赖氨酸密码子（AAA-AAA）的存在增强了沙门氏菌和大肠杆菌的翻译。引人注目的是，在有效翻译的李斯特菌转录本中没有看到这些特征。相反，大约20%的有效翻译李斯特菌基因在起始密码子上游7 nt处显示70 S足迹，这表明这些基因可能受到一种新的翻译起始机制的影响。我们的研究结果表明，SD强度并不是所有细菌翻译效率的直接标志。相反，李斯特菌进化出了与沙门氏菌和大肠杆菌不同的控制基因表达水平的额外机制。在这项工作中，Bryant和Lastovka等人利用先进的核糖体分析和转录组学技术，揭示了沙门氏菌和李斯特菌这两种高度分化的细菌物种不同的翻译控制机制。
Translational control in pathogenic bacteria is fundamental to gene expression and affects virulence and other infection phenotypes. We used an enhanced ribosome profiling protocol coupled with parallel transcriptomics to capture accurately the global translatome of two evolutionarily distant pathogenic bacteria—the Gram-negative bacterium Salmonella and the Gram-positive bacterium Listeria. We find that the two bacteria use different mechanisms to translationally regulate protein synthesis. In Salmonella, in addition to the expected correlation between translational efficiency and cis-regulatory features such as Shine–Dalgarno (SD) strength and RNA secondary structure around the initiation codon, our data reveal an effect of the 2nd and 3rd codons, where the presence of tandem lysine codons (AAA-AAA) enhances translation in both Salmonella and E. coli. Strikingly, none of these features are seen in efficiently translated Listeria transcripts. Instead, approximately 20% of efficiently translated Listeria genes exhibit 70 S footprints seven nt upstream of the authentic start codon, suggesting that these genes may be subject to a novel translational initiation mechanism. Our results show that SD strength is not a direct hallmark of translational efficiency in all bacteria. Instead, Listeria has evolved additional mechanisms to control gene expression level that are distinct from those utilised by Salmonella and E. coli. In this work, Bryant and Lastovka et al. utilise advanced ribosome profiling and transcriptomics techniques, to reveal distinct translation control mechanisms in Salmonella and Listeria, two highly divergent bacterial species.
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