Модуль зависимости

Модули зависимости представляют собой системы токсин-антитоксин . Каждый состоит из пары генов , определяющих два компонента: стабильный токсин и нестабильный антитоксин, препятствующий летальному действию токсина. Впервые обнаруженные в Escherichia coli на плазмидах с низким числом копий , модули зависимости ответственны за процесс, называемый эффектом постсегрегационного уничтожения. Когда бактерии теряют эти плазмиды (или другие внехромосомные элементы ), вылеченные клетки избирательно погибают, поскольку нестабильный антитоксин разлагается быстрее, чем более стабильный токсин. Термин «зависимость» используется потому, что de novo выживание клетки зависит от синтеза антитоксина . Таким образом, модули зависимости участвуют в поддержании стабильности внехромосомных элементов.

Модули белковой зависимости

Модули белковой зависимости используют белки в качестве токсинов и антитоксинов, в отличие от РНК или других методов. Все известные модули белковой зависимости имеют схожие общие характеристики, включая расположение гена антитоксина относительно гена токсина, метод нейтрализации токсина антитоксином и ауторегуляцию модуля зависимости с помощью антитоксина или комплекса токсин:антитоксин.

Транскрипционный контроль соотношения антитоксин:токсин

В белковых модулях зависимости гены, кодирующие токсин и антитоксин, располагаются рядом друг с другом и непрерывно экспрессируются под одним опероном . Чтобы обеспечить выживание хозяина при наличии модуля зависимости, необходимо производить больше антитоксина, чем токсина (чтобы противостоять более короткой продолжительности жизни молекул антитоксина). Безопасные соотношения токсина и антитоксина поддерживаются, по крайней мере частично, как за счет этой сверхэкспрессии, так и за счет того, что ген, кодирующий антитоксин, кодируется выше гена токсина, так что антитоксин доступен для немедленной нейтрализации токсина. Такое размещение гена-антитоксина выше по течению обнаруживается во всех модулях белковой зависимости. Кроме того, транскрипция всего модуля зависимости часто подвергается негативной ауторегуляции (т.е. присутствие его продуктов снижает скорость его транскрипции) за счет образования комплексов токсин:антитоксин.

Характеристики молекул антитоксина

Антитоксин обычно менее стабилен, чем токсин, из-за его разложения протеазами, уже присутствующими в клетке. Например, в модуле белковой зависимости ccdAB Lon протеаза [1] разрушает антитоксин, но также выполняет множество несвязанных протеолитических функций, таких как разрушение окисленных митохондриальных продуктов. Это может указывать на то, что развитие этих молекул зависимости «поглотило» существующие клеточные функции. Антитоксин в модулях белковой зависимости действует путем непосредственного связывания с токсином и предотвращения его действия. Как только антитоксин связался с токсином, токсин не позволяет протеазам, обычно ответственным за разложение антитоксина, сделать это, поддерживая нейтрализацию этой отдельной молекулы токсина.

Модули зависимости от антисмысловой РНК

Модули зависимости типа антисмысловой РНК используют регуляторную цепь РНК, которая, по крайней мере, частично является «антисмысловой» (имеющей комплементарную кодирующую пару оснований), для связывания с токсинной РНК и, таким образом, предотвращения трансляции токсина. Эта антисмысловая молекула РНК играет роль антитоксина, подобно белковому эквиваленту, описанному выше, и разлагается аналогичным образом, но быстрее, чем мРНК токсина, которую она ингибирует. Кроме того, транскрипция антитоксиновой РНК в значительной степени регулируется сильным промотором , который обеспечивает избыток антитоксина в клетках, имеющих функционирующий модуль зависимости.

Примеры

Система Hok/sok : Транскрипция РНК sok ( s подавление уничтожения хозяина открытую ) позволяет ей связываться с областью, которая перекрывает рамку считывания РНК токсина hok ( хозяина убийство ) .
Par Детерминант стабильности : две небольшие РНК транскрибируются одновременно с противоположных концов гена в направлении двунаправленного терминатора. Два продукта, РНК I (токсин) и РНК II (антитоксин), немедленно образуют стабильный комплекс, в котором РНК II связывается (и закупоривает) сайт связывания рибосомы РНК I, предотвращая трансляцию РНК I и, таким образом, продукцию токсина.

См. также

система хок/сок , пример модуля зависимости
Плазмидно-опосредованная устойчивость

Ссылки

Энгельберг-Кулька, Ханна; Гад Глейзер (октябрь 1999 г.). «Модули зависимости и запрограммированная клеточная смерть и антисмерть в бактериальных культурах». Ежегодный обзор микробиологии . 53 . Годовые обзоры: 43–70. дои : 10.1146/аннурев.микро.53.1.43 . ПМИД 10547685 .

Шокин, Соня; Гринфилд, Тони Дж; Эли, Эрик А; Расмуссен, Джессика; Перро, Брайан Э; Уивер, Кейт Э. (март 2009 г.). «Внутримолекулярная восходящая спираль обеспечивает стабильность РНК, кодирующей токсин, в Enterococcus faecalis» . Журнал бактериологии . 191 (5). Американское общество микробиологии: 1528–1536. дои : 10.1128/JB.01316-08 . ПМК 2648210 . ПМИД 19103923 .