整合转录组学和网络分析发现，与细胞适应性反应以及钩端螺旋体（Leptospira interrogans）的甲基化相关致病性相关的较小开放阅读框

《Functional & Integrative Genomics》：Integrative transcriptomic and network analysis reveals small open reading frames associated with cellular adaptive responsees and methylation-linked pathogenicity in Leptospira interrogans

摘要

小开放阅读框（sORFs）逐渐被认定为细菌基因表达中的关键调控因子，但其在致病菌中的生物学作用仍大部分未被探索。在本研究中，我们利用基于RNA-seq的转录组分析结合加权基因共表达网络分析（WGCNA），对问号钩端螺旋体 Manilae血清株UP-MMC-NIID-LP中的sORFs进行了全基因组范围内的调控研究。研究首先针对介导4-甲基胞嘧啶（4mC）DNA修饰的lomA基因进行了靶向敲除实验。4mC的缺失导致广泛的转录失调和表型缺陷，包括运动能力、黏附性和毒力下降。通过对363个预测的sORFs进行分析，发现了31个在野生型、突变型和互补型菌株中差异表达显著的基因（FDR < 0.05，|log?FC| ≥ 1）。利用WGCNA构建的基因共表达网络，并通过Cytoscape中的拓扑排序算法对这些基因进行了优先级排序。分析结果显示，有7个高置信度的潜在枢纽型sORFs在涉及鞭毛组装、DNA重组和转录调控的通路中表达显著富集。这些候选基因似乎作为核心组分，支持基因组的稳定性和适应性应答。一些此前未被描述的sORFs在共表达模块中占据了中心位置，这凸显了它们在代谢和调控网络中的潜在作用。据我们所知，这是首次对钩端螺旋体中由甲基化驱动的sORF调控进行的全基因组范围整合研究，揭示了小蛋白质在表观遗传调控细菌致病性和适应性之间的关联。这些发现为未来针对致病螺旋体中sORF介导的调控机制的研究策略奠定了基础。

小开放阅读框（sORFs）逐渐被认定为细菌基因表达中的关键调控因子，但其在致病菌中的生物学作用仍大部分未被探索。在本研究中，我们利用基于RNA-seq的转录组分析结合加权基因共表达网络分析（WGCNA），对问号钩端螺旋体 Manilae血清株UP-MMC-NIID-LP中的sORFs进行了全基因组范围内的调控研究。研究首先针对介导4-甲基胞嘧啶（4mC）DNA修饰的lomA基因进行了靶向敲除实验。4mC的缺失导致广泛的转录失调和表型缺陷，包括运动能力、黏附性和毒力下降。通过对363个预测的sORFs进行分析，发现了31个在野生型、突变型和互补型菌株中差异表达显著的基因（FDR < 0.05，|log?FC| ≥ 1）。利用WGCNA构建的基因共表达网络，并通过Cytoscape中的拓扑排序算法对这些基因进行了优先级排序。分析结果显示，有7个高置信度的潜在枢纽型sORFs在涉及鞭毛组装、DNA重组和转录调控的通路中表达显著富集。这些候选基因似乎作为核心组分，支持基因组的稳定性和适应性应答。一些先前未被描述的sORFs在共表达模块中占据了中心位置，这凸显了它们在代谢和调控网络中的潜在作用。据我们所知，这是首次对钩端螺旋体中由甲基化驱动的sORF调控进行的全基因组范围整合研究，揭示了小蛋白质在表观遗传调控细菌致病性和适应性之间的关联。这些发现为未来针对致病螺旋体中sORF介导的调控机制的研究策略奠定了基础。