Множество систем
Система hok/sok представляет собой постсегрегационный механизм уничтожения, используемый плазмидой R1 в Escherichia coli . Это была первая пара токсин-антитоксин I типа , идентифицированная посредством характеристики плазмид -стабилизирующего локуса . [ 1 ] Это система типа I, поскольку токсин нейтрализуется комплементарной РНК, а не партнерским белком (токсин-антитоксин типа II). [ 2 ]
Задействованные гены
[ редактировать ]В системе хок/сок участвуют три гена: [ 3 ]
- хок , хост 20 киллинг — долгоживущий ( период полураспада минут) токсин
- сок , гибели подавление - короткоживущий - РНК (период полураспада 30 секунд) антитоксин
- mok , модуляция убийства требуется - для хок перевода [ 4 ]
| КЛЕТКА | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | HOK_GEF | ||
| Пфам | PF01848 | ||
| ИнтерПро | IPR000021 | ||
| PROSITE | PDOC00481 | ||
| |||
Механизм убийства
[ редактировать ]Когда E. coli подвергается клеточному делению , две дочерние клетки наследуют долгоживущий хок- токсин от родительской клетки. Из-за короткого периода полураспада сок-антитоксина дочерние клетки наследуют лишь небольшие количества, и он быстро разрушается. [ 3 ]
Если дочерняя клетка унаследовала плазмиду R1, она унаследовала ген sok и сильный промотор , который обеспечивает высокий уровень транскрипции . Настолько, что в R1-положительных клетках транскрипт Sok существует в значительном молярном избытке по сравнению с мРНК Hok. [ 5 ] Затем Sok РНК косвенно ингибирует трансляцию hok , ингибируя трансляцию mok . Существует комплементарная область , где транскрипт sok напрямую связывает hok мРНК ( на фото ), но не перекрывает последовательность Шайна-Дальгарно . Вместо этого РНК sok регулирует трансляцию mok открытой рамки считывания , которая почти полностью перекрывает трансляцию hok . Именно эта трансляционная связь эффективно позволяет sok РНК подавлять трансляцию hok мРНК. [ 6 ]
Транскрипт sok образует дуплекс с лидерной областью мРНК hok , который распознается РНКазой III и разрушается. Продукты расщепления очень нестабильны и вскоре распадаются. [ 7 ]
Дочерние клетки без копии плазмиды R1 погибают, потому что у них нет средств для производства большего количества транскрипта антитоксина sok для ингибирования трансляции унаследованной мРНК hok . Говорят, что система убийств является постсегрегационной (PSK). [ 8 ] поскольку гибель клеток происходит после сегрегации плазмиды. [ 9 ] [ 10 ]
Хок токсин
[ редактировать ]Ген hok кодирует из 52 аминокислот токсичный белок , который вызывает гибель клеток путем деполяризации клеточной мембраны . [ 11 ] [ 12 ] Он действует аналогично белкам холину , которые производятся бактериофагами перед лизисом клеток . [ 2 ] [ 13 ]
Гомологические системы
[ редактировать ]Другие плазмиды
[ редактировать ]hok/sok гомологи обозначались flmA/B (FlmA представляет собой белковый токсин, а РНК FlmB - антисмысловой регулятор) [ 14 ] переносятся на F-плазмиде , которые действуют таким же образом, поддерживая стабильность плазмиды. [ 15 ] Плазмида F содержит еще одну гомологичную систему токсин-антитоксин, называемую srnB . [ 11 ]
Первой системой токсин-антитоксин I типа, обнаруженной у грамположительных бактерий, является система RNAI-RNAII плазмиды Enterococcus pAD1 faecalis . Здесь RNAI кодирует токсичный белок Fst, а RNAII является регуляторной мРНК. [ 16 ]
Хромосомные системы токсин-антитоксин
[ редактировать ]В штамме E. coli K-12 имеются четыре длинных прямых повтора (ldr), которые кодируют короткие открытые рамки считывания из 35 кодонов , гомологичных системе hok/sok . Один из повторов кодирует LdrD — токсичный белок, вызывающий гибель клеток. Нестабильный регулятор антисмысловой РНК (Rd1D) блокирует трансляцию транскрипта LdrD. [ 17 ] гомолог mok , который перекрывает каждый локус ldr . Также был обнаружен [ 3 ]
IstR РНК работает в аналогичной системе в сочетании с токсичным белком TisB. [ 18 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гердес К., Ларсен Дж. Э., Молин С. (январь 1985 г.). «Стабильное наследование плазмиды R1 требует двух разных локусов» . Дж. Бактериол . 161 (1): 292–8. дои : 10.1128/JB.161.1.292-298.1985 . ПМК 214870 . ПМИД 2981804 .
- ^ Перейти обратно: а б Хейс Ф. (сентябрь 2003 г.). «Токсины-антитоксины: поддержание плазмиды, запрограммированная гибель клеток и остановка клеточного цикла». Наука . 301 (5639): 1496–9. Бибкод : 2003Sci...301.1496H . дои : 10.1126/science.1088157 . ПМИД 12970556 . S2CID 10028255 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гердес К., Вагнер Э.Г. (апрель 2007 г.). «РНК-антитоксины». Курс. Мнение. Микробиол . 10 (2): 117–24. дои : 10.1016/j.mib.2007.03.003 . ПМИД 17376733 .
- ^ Фаридани О.Р., Никравеш А., Пандей Д.П., Гердес К., Гуд Л. (2006). «Конкурентное ингибирование естественных антисмысловых взаимодействий Sok-РНК активирует Hok-опосредованное уничтожение клеток в Escherichia coli» . Нуклеиновые кислоты Рез . 34 (20): 5915–22. дои : 10.1093/нар/gkl750 . ПМЦ 1635323 . ПМИД 17065468 .
- ^ Гердес К., Тистед Т., Мартинуссен Дж. (ноябрь 1990 г.). «Механизм постсегрегационного уничтожения системой hok/sok плазмиды R1: антисмысловая РНК sok регулирует образование видов мРНК hok, коррелирующих с уничтожением бесплазмидных клеток». Мол. Микробиол . 4 (11): 1807–18. дои : 10.1111/j.1365-2958.1990.tb02029.x . ПМИД 1707122 . S2CID 45453320 .
- ^ Тистед Т., Гердес К. (январь 1992 г.). «Механизм постсегрегационного уничтожения системой hok/sok плазмиды R1. Антисмысловая РНК Sok регулирует экспрессию гена hok косвенно через перекрывающийся ген mok». Дж. Мол. Биол . 223 (1): 41–54. дои : 10.1016/0022-2836(92)90714-У . ПМИД 1370544 .
- ^ Гердес К., Нильсен А., Торстед П., Вагнер Э.Г. (август 1992 г.). «Механизм активации гена-киллера. Расщепление антисмысловой РНК-зависимой РНКазы III обеспечивает быстрый обмен стабильных эффекторных информационных РНК hok, srnB и pndA». Дж. Мол. Биол . 226 (3): 637–49. дои : 10.1016/0022-2836(92)90621-П . ПМИД 1380562 .
- ^ Гердес К., Расмуссен П.Б., Молин С. (май 1986 г.). «Уникальный тип функции поддержания плазмиды: постсегрегационное уничтожение клеток, свободных от плазмид» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 83 (10): 3116–20. Бибкод : 1986PNAS...83.3116G . дои : 10.1073/pnas.83.10.3116 . ПМЦ 323463 . ПМИД 3517851 .
- ^ Тистед Т., Соренсен Н.С., Гердес К. (1995). «Механизм постсегрегационного уничтожения: анализ вторичной структуры всей мРНК Hok из плазмиды R1 предполагает наличие складной структуры, которая предотвращает трансляцию и связывание антисмысловой РНК». Дж. Мол. Биол . 247 (5): 859–73. дои : 10.1006/jmbi.1995.0186 . ПМИД 7536849 .
- ^ Гердес К., Бек Ф.В., Йоргенсен С.Т. и др. (август 1986 г.). «Механизм постсегрегационного уничтожения продуктом гена hok системы parB плазмиды R1 и его гомология с продуктом гена relF оперона relB E. coli» . ЭМБО Дж . 5 (8): 2023–9. дои : 10.1002/j.1460-2075.1986.tb04459.x . ПМК 1167073 . ПМИД 3019679 .
- ^ Перейти обратно: а б Гердес К., Поульсен Л.К., Тистед Т., Нильсен А.К., Мартинуссен Дж., Андреасен П.Х. (ноябрь 1990 г.). «Семейство генов-киллеров хок у грамотрицательных бактерий». Новая Биол . 2 (11): 946–56. ПМИД 2101633 .
- ^ Пекота, округ Колумбия, Осапай Г., Селстед М.Э., Вуд Т.К. (2003). «Противомикробные свойства пептида, убивающего хозяина плазмиды Escherichia coli R1». Дж. Биотехнология . 100 (1): 1–12. дои : 10.1016/S0168-1656(02)00240-7 . ПМИД 12413781 .
- ^ Ван И.Н., Смит Д.Л., Янг Р. (2000). «Холины: белковые часы бактериофаговых инфекций». Анну. Преподобный Микробиол . 54 : 799–825. дои : 10.1146/аннурев.микро.54.1.799 . ПМИД 11018145 .
- ^ Лох С.М., Крам Д.С., Скуррей Р.А. (июнь 1988 г.). «Нуклеотидная последовательность и транскрипционный анализ третьей функции (Flm), участвующей в поддержании F-плазмиды». Джин . 66 (2): 259–68. дои : 10.1016/0378-1119(88)90362-9 . ПМИД 3049248 .
- ^ Педерсен К., Гердес К. (июнь 1999 г.). «Множественные гены hok в хромосоме Escherichia coli» . Мол. Микробиол . 32 (5): 1090–102. дои : 10.1046/j.1365-2958.1999.01431.x . ПМИД 10361310 .
- ^ Гринфилд Т.Дж., Эли Э., Киршенманн Т., Франч Т., Гердес К., Уивер К.Е. (август 2000 г.). «Антисмысловая РНК par локуса pAD1 регулирует экспрессию токсичного пептида, состоящего из 33 аминокислот, с помощью необычного механизма» . Мол. Микробиол . 37 (3): 652–60. дои : 10.1046/j.1365-2958.2000.02035.x . ПМИД 10931358 . [ мертвая ссылка ]
- ^ Кавано М., Осима Т., Касаи Х., Мори Х. (июль 2002 г.). «Молекулярная характеристика последовательностей длинных прямых повторов (LDR), экспрессирующих стабильную мРНК, кодирующую пептид, убивающий клетки, из 35 аминокислот, и цис-кодируемую малую антисмысловую РНК в Escherichia coli» . Мол. Микробиол . 45 (2): 333–49. дои : 10.1046/j.1365-2958.2002.03042.x . ПМИД 12123448 . [ мертвая ссылка ]
- ^ Дарфей Ф., Уносон С., Фогель Дж., Вагнер Э.Г. (май 2007 г.). «Антисмысловая РНК ингибирует трансляцию, конкурируя с резервными рибосомами» . Мол. Клетка . 26 (3): 381–92. doi : 10.1016/j.molcel.2007.04.003 . ПМИД 17499044 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Гердес К., Гультяев А.П., Франч Т., Педерсен К., Миккельсен Н.Д. (1997). «Запрограммированная смерть клеток, регулируемая антисмысловой РНК». Анну. Преподобный Жене . 31 : 1–31. дои : 10.1146/annurev.genet.31.1.1 . ПМИД 9442888 .
- Поулсен Л.К., Ларсен Н.В., Молин С., Андерссон П. (ноябрь 1989 г.). «Семейство генов, кодирующих функцию уничтожения клеток, может сохраняться у всех грамотрицательных бактерий». Мол. Микробиол . 3 (11): 1463–72. дои : 10.1111/j.1365-2958.1989.tb00131.x . ПМИД 2693900 . S2CID 41192501 .
- Нагель Дж. Х., Гультяев А. П., Гердес К., Плей К. В. (ноябрь 1999 г.). «Метастабильные структуры и кинетика рефолдинга в мРНК hok плазмиды R1» . РНК . 5 (11): 1408–18. дои : 10.1017/S1355838299990805 . ПМЦ 1369862 . ПМИД 10580469 . Проверено 9 августа 2010 г.