Operon ybeZYX-lnt

Operon ybeZYX-lnt on Escherichia coli operon, mis on vajalik 3. tüüpi sekretsioonisüsteemi jaoks enterohemorraagilises E. coli`s. Operonis on neli geeni: ybeZ, ybeY, ybeX  ja lnt. Geenid ybeZ, ybeY, ybeX  on ühendatud ühe Promootori alla (ybeZp), geenil Int on oma eraldi olev promootor (Intp4). ybeZ geeni pikkus on 1080 bp, ybeY – 468 bp, ja ybeX - 879 bp.

Geen ybeY 
Geenil ybeY on võtmeroll ybeZYX-lnt operonis. Geen on väga konserveerunud kujul nii gramnegatiivsetel bakteritel kui ka grampositiivsetel. Geen ybeY on üks 206 geenist, mis kuuluvad minimaalse bakteri genoomi komplektisse. Selle geeni produkt on endoribonukleaasne valk YbeY.

YbeY valgu struktuur 
YbeY proteiini ortoloogide järjestuse joondamine näitab tema sarnasust tsink-metallopepteidaasiga. Kuigi hilisema uuringu järgi YbeY sisaldab niklit, mida on tõestatud röntgenfluorestentsanalüüsi abil. Rääkides üldiselt valgu struktuurist, YbeY valgul on tetraeedriline geomeetria, mis koosneb kolmest histidiini jäägidest.

YbeY valgu funktsioon 

YbeY valk on multifunktsionaalne. Tema peamised ülesanded on ribosoomide kvaliteedi kontrollimine ja 16S rRNA protsessimine. 

rRNA protsessimine on mitu ensümaatilist protsessi, kus osalevad erinevad nukleaasid. Esimene etapp on rRNA prekursori (pre-rRNA) konverteerimine väiksemateks eellas-rRNA-deks. Need eellas-rRNA lõigatakse parajaks juba teise etapi jooksul, saavutades nendele funktsionaalselt korrektse pikkuse.  YbeY osaleb teisel etapil, protsessides 16S rRNA 3'otsa. Kui E.coli genoomist eemaldada ybeY geeni, siis bakteritel ilmuvad fenotüübilised defektid ja ribosoomide funktsiooni vead, sealhulgas on vähenenud ribosoomi aktiivsus, vähenenud translatsiooniline täpsus ja muutunud translatsiooni iniatsiooni faktori sidumine. ybeY deletsiooniga bakterite analüüsimine andis võimaluse järeldada, et geen ybeY on geneetiliselt seotud ka rnc, rnr ja pnp geenidega, mille produktid mängivad olulist rolli nii rRNA küpsetamises kui ka rRNA degradatsioonis. Järelikult, ybeY on seotud mitte ainult 16S rRNA, vaid kaudselt ka 23S ja 5S rRNA küpsetamisega. 

Ribosoomide kvaliteedi kontrollimises YbeY valk toimib koos RNaasiga R, ja saab tuvastada 30S ribosoomi subühiku defekte, mis on juba olemas 70S subühiku koostises. On oluline mainida, et tuvastada 50S ribosoomi subühiku defekte ta ei saa. YbeY aktiveerib defektse 70S ribosoomi degradatsiooni rRNA lõikamise kaudu. 

Lisaks ülaltoodud funktsioonidele YbeY valk on ka kuumašoki valk. Temperatuuri tõstmisel bakteritel ilma ybeY geenita on termotolerants vähem ja kasv on halvem, kui metsikut tüüpi bakteritel. See tähendab, et YbeY valk on tähtis translatsioonis kõrgete temperatuuride juures. 

YbeY valgust on palju vastuolulisi andmeid. Näiteks, puhastatud YbeY valk toimib üheahelalise RNA (ssRNA) suhtes erinevates uuringutes erineval viisil. Varasemas töös YbeY lõhestas ssRNAt, aga viimastes tehtud katsetes ta degradeerib ssRNAt, kuigi eksperimentide tingimused olid samad.

ybeY geeni kompensatsioon 
GTPaas Era saab osaliselt kompenseerida ybeY geeni deletsiooni E.coli 's, parandades 16S rRNA protsessimist ja 70S ribosoomi kokkupanekut. Kuigi Era üleekspressioon ei päästa ybeY puudusega bakterite tundlikkust erinevate stresside suhtes. Era GTP hüdrolüüsimise võime abil kolm endoribonukleaasi (RNaas II, RNaas R ja RNaas PH) moodustavad spetsiifilise kompleksi. 

Temperatuuritundlikku kasvudefekti saab osaliselt täiendada mitmete Nus-tegurite üleekspressiooniga.

Geen ybeZ 
Geen ybeZ arvatavasti  kodeerib ATPaasi YbeZ, mis on interaktsioonis YbeY metalloproteiiniga. Valk YbeZ on reguleeritud fosfaadiga ja see on PhoH-taoline. YbeZ ekspresseerib fosfataasi aktiivsust ning arvatavasti on RNA helikaas.  YbeZ valgu funktsioonid ja täpsed tegevuse mehhanismid on tundmatud.

E.coli PhoH homoloogid esinevad erinevates organismides, kuid veel pole selge, kas tegu on homoloogiaga või pigem analoogiaga. Bacillus subtilis'is ja paljudes teistes grampositiivsetes bakterites paikneb phoH-geen konserveerunud operonis koos diatsüülglütseroolkinaasi geeniga (dgkA), ybeY homoloogi geeniga yqfG ja geeniga, mis kodeerib seitsme transmembraanse retseptori valku hüdrolaasi domeeniga (yqfF).

Geen ybeX 
Geen ybeX kodeerib YbeX valku, mida nimetatakse ka CorC valguks (homoloog Salmonella typhimurium`is) , mis sisaldab 2 CBS domeeni.  YbeX osaleb koobaltresistentsuse ja magneesiumi homöostaasi loomises. Geen on väga konserveerunud gramnegatiivsetes bakterites, ja esineb peaaegu kõigides genoomides, mis sisaldavad phoH geeni. 

Madal Mg+2 tase tsütosoolis soodustab Mg+2 sissetoomist, ja E.coli ribosomaalsete subühikute kiirem kasv saavutatakse YbeX valgu mutatsiooni kaudu. Lisaks sellele, katsetest järeldati, et bakterid reageerivad madalale Mg+2 stressile, vähendades ATP taset, mis omakorda vähendab valgu sünteesi, sellepärast et bakteris väheneb aktiivsete ribosoomide arv.

Geen lnt 
Geeni lnt produkt on apolipoproteiin N-atsüültransferaas, mis katalüüsib lipoproteiinide küpsemise viimast etappi: rasvhappe ülekandmist fosfolipiididest diatsüülglütserooli prolipoproteiini aminootsa. Apolipoproteiin N-atsüültransferaas lokaliseerub sisemise membraani sees. Sünonüümne nimetus on cutE.

Tähtsus 
Kuigi selles artiklis käsitletakse soolekepike operoni ybeZYX-lnt, ei tohi unustada tema tähtsust teistes organismides. Selle töö põhimõtete uurimine teistes organismides võib anda terviklikuma pildi operoni üldistest molekulaar mehhanismidest. Kuna valk YbeY määratleb operoni funktsiooni, teda uuritatakse kõige aktiivsemalt.  Näiteks, ybeY geeni uuringud Vibrio cholerae tüvedes on viinud huvitavaid tulemusi: valk YbeY osaleb ka virulentsusega seotud sRNA-de reguleerimises ja selle vähenemine põhjustab vähenenud virulentsust, mille näiteks on vähenenud biokile moodustumine, vähenenud hiire soole kolonisatsioon ja vähenenud kooleratoksiini (CT) tootmine.

Viited