什么是16S rRNA

16S rRNA 是原核核糖體小亞基的組成部分。 原核核糖體的兩個(gè)亞基是50S大亞基和30S小亞基。 它們形成 70S 核糖體。 小亞基由與 21 種蛋白質(zhì)結(jié)合的 16S rRNA 組成。 16S rRNA 由 1540 個(gè)核苷酸組成。 16S rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1：16S rRNA

16S rRNA 的 3' 端包含抗 Shine-Dalgarno 序列，該序列與起始密碼子 AUG 上游結(jié)合。 Shine-Dalgarno 序列是細(xì)菌 mRNA 的核糖體結(jié)合位點(diǎn)。 由于 16S rRNA 對(duì)于細(xì)菌的功能至關(guān)重要，因此編碼 16S rRNA 的基因在細(xì)菌物種中高度保守。 16S rRNA序列廣泛應(yīng)用于細(xì)菌的鑒定和分類。

為什么用16S rRNA鑒定細(xì)菌

傳統(tǒng)的細(xì)菌鑒定方法主要是根據(jù)細(xì)菌的表型特征。 然而，16S rRNA 序列的比對(duì)已成為“金標(biāo)準(zhǔn)”，取代了傳統(tǒng)的細(xì)菌鑒定方法。 16S rRNA 序列分析更適合鑒定表型異常、描述不詳或很少分離的菌株。 對(duì)非培養(yǎng)細(xì)菌和新型病原體的鑒定也有較好的效果。 16S rRNA 基因出現(xiàn)在細(xì)菌基因組的 rRNA 操縱子中。 rRNA 操縱子如圖 2 所示。

圖 2：rRNA 操縱子

由于多種原因，16S rRNA 適合用作?housekeeping遺傳標(biāo)記。 它們?cè)谙旅婷枋觥?/p>

1. 16S rRNA基因是細(xì)菌基因組中普遍存在的基因。 由于 16S rRNA 功能在翻譯過程中對(duì)細(xì)菌細(xì)胞至關(guān)重要，因此幾乎所有的細(xì)菌基因組都由 16S rRNA 基因組成。

2. 16S rRNA基因序列高度保守。 由于16S rRNA的功能更為普遍，因此16S rRNA基因序列高度保守。 基因序列的變化可以被認(rèn)為是時(shí)間的測(cè)量（進(jìn)化）。

3. 16S rRNA 基因的大小 (1, 550 bp) 足以用于生物信息學(xué)目的。

4. 16S rRNA 基因是細(xì)菌基因組中被充分研究的基因。 由于 16S rRNA 基因的功能對(duì)細(xì)胞至關(guān)重要，因此對(duì)其進(jìn)行了許多研究。

結(jié)論

16S rRNA 對(duì)于細(xì)菌的功能至關(guān)重要，因?yàn)樗诜g過程中為細(xì)菌 mRNA 與核糖體的結(jié)合提供了一個(gè)位點(diǎn)。 由于 16SrRNA 的功能對(duì)細(xì)胞至關(guān)重要，其基因序列幾乎存在于所有細(xì)菌細(xì)胞中。 而且，它的序列是高度保守的。 然而，16S rRNA 序列也由可變區(qū)域組成，允許鑒定細(xì)菌種類。 此外，可以根據(jù)16S rRNA的基因序列對(duì)細(xì)菌種類進(jìn)行分類。