Система токсин-антитоксин типа II CcdA/CcdB
| CcdB Токсин II типа Токсин-антитоксиновая система | |||
|---|---|---|---|
 CcdB, токсин топоизомеразы из E. coli. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CcdB | ||
| Пфам | PF01845 | ||
| ИнтерПро | ИПР002712 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 4вуб / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| CcdA Антитоксин II типа Система токсин-антитоксин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | CcdA | ||
| Пфам | PF07362 | ||
| Пфам Клан | CL0057 | ||
| ИнтерПро | ИПР009956 | ||
| |||
является Система токсин-антитоксин типа II CcdA/CcdB одним из примеров систем бактериальный токсин-антитоксин (ТА), которые кодируют два белка : один является мощным ингибитором пролиферации клеток (токсин), а другой - его специфическим антидотом (антитоксин). Эти системы преимущественно гарантируют рост дочерних клеток, несущих плазмиды, в бактериальной популяции, убивая новорожденных бактерий , которые не унаследовали копию плазмиды при делении клеток (постсегрегационное уничтожение). [ 1 ]
Система ccd (контроль гибели клеток) плазмиды F кодирует два белка : белок CcdB (101 аминокислота; токсин) и антидот CcdA (72 аминокислоты). Антидот предотвращает токсичность CcdB , образуя плотный комплекс CcdA-CcdB . [ 2 ]
Механизм действия
[ редактировать ]Мишенью CcdB является субъединица GyrA ДНК-гиразы , незаменимой топоизомеразы типа II в Escherichia coli . [ 3 ] Гираза изменяет топологию ДНК, вызывая временный двухцепочечный разрыв в основной цепи ДНК, пропуская двойную спираль через ворота и закрывая разрывы. Яд CcdB действует путем захвата ДНК-гиразы в расщепленный комплекс с субъединицей гиразы А, ковалентно замкнутой с расщепленной ДНК, вызывая разрыв ДНК и гибель клеток способом, тесно связанным с хинолоновыми антибиотиками. [ 4 ]
В отсутствие антитоксина яд CcdB захватывает расщепляемые ДНК-гиразой комплексы, вызывая разрывы ДНК и гибель клеток. [ 3 ]
Регуляция оперона ccd комплексом CCdA/CCdB зависит от соотношения двух молекул друг к другу в комплексе: комплекс (CcdA)2–(CcdB)2 связывает ДНК оперона, тем самым подавляя транскрипцию , но когда При превышении CcdB над CcdA происходит дерепрессия, тогда как репрессия происходит, когда уровни CcdA превышают или равны уровню CcdB. В качестве модельной системы, обеспечивая соотношение антидот-токсин больше единицы, этот механизм может предотвратить вредное воздействие CcdB на плазмидсодержащие бактерии. [ 5 ]
Сравнение с парД
[ редактировать ]Установлено, что системы Ccd и parD поразительно схожи по своей структуре и действию. Белок-антитоксин каждой системы взаимодействует со своим родственным токсином, чтобы нейтрализовать активность токсина, и в процессе их комплекс становится эффективным репрессором транскрипции . [ 6 ]
Использование и доступность
[ редактировать ]В технологии рекомбинантной ДНК ген ccdB широко используется в качестве маркера положительной селекции (например, векторы клонирования Zero Background и Gateway компании Invitrogen). [ 7 ] В августе 2016 года технология положительного отбора CcdB полностью стала общественным достоянием и теперь полностью бесплатна для личного или коммерческого использования. Оперон Ccd также использовался для стабилизации плазмиды для промышленного использования в технологии Staby®, разработанной и коммерциализированной Delphi Genetics. В этой технологии обычный ген устойчивости к антибиотикам заменяется в плазмиде на ccdA, а ген ccdB вводится в хромосому бактерий. Эта технология позволяет удалить ген устойчивости к антибиотикам, но также позволяет достичь более высоких результатов в производстве рекомбинантного белка и плазмидной ДНК. [ 8 ] Некоторые применения этой технологии запатентованы, и для коммерческого использования может потребоваться лицензия.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бахасси Э.М., О'Ди М.Х., Аллали Н., Мессенс Дж., Геллерт М., Кутюрье М. (апрель 1999 г.). «Взаимодействие CcdB с ДНК-гиразой. Инактивация Gyra, отравление комплекса гираза-ДНК и антидотное действие CcdA» . Журнал биологической химии . 274 (16): 10936–44. дои : 10.1074/jbc.274.16.10936 . ПМИД 10196173 .
- ^ Мадл Т., Ван Мельдерен Л., Майн Н., Респондек М., Оберер М., Келлер В., Хатаи Л., Зангер К. (ноябрь 2006 г.). «Структурная основа распознавания нуклеиновых кислот и токсинов бактериального антитоксина CcdA». Журнал молекулярной биологии . 364 (2): 170–85. дои : 10.1016/j.jmb.2006.08.082 . ПМИД 17007877 .
- ^ Перейти обратно: а б Бернар П., Кутюрье М. (август 1992 г.). «Уничтожение клеток белком F-плазмиды CcdB включает отравление комплексов ДНК-топоизомеразы II». Журнал молекулярной биологии . 226 (3): 735–45. дои : 10.1016/0022-2836(92)90629-X . ПМИД 1324324 .
- ^ Бернард П., Кезди К.Е., Ван Мельдерен Л., Стейарт Дж., Винс Л., Пато М.Л., Хиггинс П.Н., Кутюрье М. (декабрь 1993 г.). «Белок F-плазмиды CcdB индуцирует эффективное АТФ-зависимое расщепление ДНК гиразой» (PDF) . Журнал молекулярной биологии . 234 (3): 534–41. дои : 10.1006/jmbi.1993.1609 . ПМИД 8254658 .
- ^ Афиф Х., Аллали Н., Кутюрье М., Ван Мельдерен Л. (июль 2001 г.). «Соотношение между CcdA и CcdB модулирует репрессию транскрипции системы яд-антидот ccd». Молекулярная микробиология . 41 (1): 73–82. дои : 10.1046/j.1365-2958.2001.02492.x . ПМИД 11454201 . S2CID 28062832 .
- ^ Смит А.Б., Лопес-Вильярехо Дж., Диаго-Наварро Э., Митченалл Л.А., Барендрегт А., Хек А.Дж., Лемонье М., Максвелл А., Диас-Орехас Р. (2012). «Общее происхождение бактериальных систем токсин-антитоксин parD и ccd, подтвержденное анализом взаимодействий токсин/мишень и токсин/антитоксин» . ПЛОС ОДИН . 7 (9): e46499. Бибкод : 2012PLoSO...746499S . дои : 10.1371/journal.pone.0046499 . ПМК 3460896 . ПМИД 23029540 .
- ^ Бернард П. (август 1996 г.). «Положительный отбор рекомбинантной ДНК с помощью CcdB» . БиоТехники . 21 (2): 320–3. дои : 10.2144/96212pf01 . ПМИД 8862819 .
- ^ Шпирер, Седрик (2005). «Система стабилизации отдельных компонентов для производства белков и ДНК без использования антибиотиков» . БиоТехники . 38 (5): 775–781. дои : 10.2144/05385RR02 . ПМИД 15945374 .