16S 核糖體RNA (16S ribosomal RNA),簡稱16S rRNA ,是原核生物 的核糖體 中30S亞基 的組成部分。16S rRNA的長度約為1,542 nt 。卡爾·烏斯 和喬治·福克斯 是率先在系統發育 中使用的16S rRNA基因的兩個先驅者[ 2] 。
嗜熱棲熱菌 (Thermus thermophilus )的30S亞基的三維分子結構圖。分子中的淡藍色部分為蛋白質,淡橙色部分為RNA單鏈。[ 1]
一個細菌 的細胞 中可包含多個具有不同序列的16S rRNA[ 3] 。
已知16S rRNA具有如下幾項功能:
16S rRNA具有與原核生物核糖體大亞基中的23S rRNA 相似的結構決定功能,可作為核糖體蛋白質 結合的架構。在足量Mg2+ 存在下分離到的16S rRNA處於緊密狀態,其空間結構與30S亞基的大小和形狀十分相似。[ 4]
16S rRNA的3'端含有能與mRNA 上游AUG起始密碼子 通過氫鍵 結合的反夏因-達爾加諾序列 。另有發現表明,16S rRNA中1,505-1,539的CCUCC序列與mRNA的相應序列有互補關係。[ 4]
16S rRNA能通過氫鍵與23S rRNA結合,增強原核生物70S核糖體 一大一小兩個亞基(50S亞基 與30S亞基)結合時的穩定性。
16S rRNA能通過其1,492及1,493的腺嘌呤 殘基 (參見嘌呤分子結構圖解 )的N1原子與mRNA骨架上的2'OH 基團 之間產生氫鍵,使核糖體A位 密碼子 -反密碼子 的鹼基互補配對 穩定化。
由於不同種的真細菌 與古細菌 間的16S rRNA基因 (16S rDNA )是高度保守的[ 5] ,16S rDNA常被用於對各種生物 進行的系統發生學 方面的研究[ 6] 這種運用16S rRNA對生物進行系統發生學研究的方法由卡爾·沃斯 (Carl Woese)開創[ 7] 。另外,線粒體 和葉綠體 中的rRNA也都被擴增了。在獲得能提供系統發育學信息的16S rRNA分子 時需要利用通用PCR 引物 對16S rRNA分子進行擴增。16S rRNA序列的對比分析需要在這類「通用引物」的脫氧核糖核酸 分子的輔助下完成,這類分子具有如下序列:
8UA正向:5'-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG-3'
519B反向:5'-GTA TTA CCG CGG CKG CTG-3'
反向:ACG GCT ACC TTG TTA CGA CTT
這類引物因並未在近期發現的幾種屬於納古菌門 (Nanoarchaeota )的熱液 古菌[ 8] 中分離識別出來,也被稱為准通用引物 。
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引物名字
序列 (5'-3')
參考資料
8F(同F8或27F)
AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG
[ 9] [ 10]
U1492R
GGT TAC CTT GTT ACG ACT T
同上
928F
TAA AAC TYA AAK GAA TTG ACG GG
[ 11]
336R
ACT GCT GCS YCC CGT AGG AGT CT
同上
1100F
YAA CGA GCG CAA CCC
1100R
GGG TTG CGC TCG TTG
337F
GAC TCC TAC GGG AGG CWG CAG
907R
CCG TCA ATT CCT TTR AGT TT
785F
GGA TTA GAT ACC CTG GTA
805R
GAC TAC CAG GGT ATC TAA TC
533F
GTG CCA GCM GCC GCG GTA A
518R
GTA TTA CCG CGG CTG CTG G
27F(同F8或8F)
AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG
[ 12]
1492R(同R1510)
CGG TTA CCT TGT TAC GAC TT
同上
Close
除了高度保守的引物結合位點之外,16S核糖體RNA基因序列包含高變區,可以提供具體物種的簽名序列用於鑑定細菌的有用的[ 13] [ 14] 。其結果是,16S核糖體RNA基因測序已經成為醫學微生物學 普遍的作為一種快速和廉價的鑑定細菌表型 方法的替代方法[ 15] 。儘管它最初用於鑑定細菌,隨後16S測序被發現能夠重新分類細菌進入完全新的物種[ 16] ,或者甚至是屬[ 17] [ 18] 。它還已經被用於描述具有從未被成功培養的新物種[ 19] [ 20] 。
因為它存在於大多數微生物並顯示適當的變化,16S rRNA基因被用作分類鑑定微生物的標準。大多數細菌和古細菌的16S rRNA基因序列型菌株可在公共數據庫得到,例如NCBI數據庫。然而,在這些數據庫中發現的序列的質量往往沒有驗證。因此,只收集16S rRNA序列輔助數據庫被廣泛使用。最經常使用的數據庫如下:
1: EzTaxon -e. https://web.archive.org/web/20130928154318/http://eztaxon-e.ezbiocloud.net/ [ 21]
2:核糖體數據庫項目。http://rdp.cme.msu.edu/( 頁面存檔備份 ,存於網際網路檔案館 ) 核糖體數據庫項目(RDP)。
3: SILVA. [ 22]
4: Greengenes. Greengenes是基於新生系統發生,提供了標準的操作分類單元集的質量控制,全面的16S參考數據庫和分類。該網站的官方主頁是http://greengenes.secondgenome.com,並在Creative[失效連結 ] Commons許可BY-SA3.0許可[ 23] [ 24] 。
Schluenzen F, Tocilj A, Zarivach R, Harms J, Gluehmann M, Janell D, Bashan A, Bartels H, Agmon I, Franceschi F, Yonath A 在3.3 Å解析度下具有功能活性的核糖體小亞基 . Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 angstroms resolution. Cell. 2000, 102 (5): 615–23. PMID 11007480 . doi:10.1016/S0092-8674(00)00084-2 .
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