Модуль зависимости - Addiction module

Модули зависимости находятся токсин-антитоксиновые системы. Каждый состоит из пары гены которые определяют два компонента: стабильный токсин и нестабильный антитоксин, который препятствует летальному действию токсина. Найдено первым в Кишечная палочка на малом количестве копий плазмиды модули зависимости отвечают за процесс, называемый постсегрегационным эффектом убийства. Когда бактерии потерять эти плазмиды (или другие внехромосомные элементы ), вылеченный клетки селективно уничтожаются, потому что нестабильный антитоксин разлагается быстрее, чем более стабильный токсин. Термин «зависимость» используется потому, что клетка зависит от синтез de novo антитоксина для выживания клеток. 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 сходные общие характеристики, включая расположение гена антитоксина относительно гена токсина, метод нейтрализации токсина антитоксином и ауторегуляцию модуля зависимости с помощью комплекса антитоксин или токсин: антитоксин.

Небольшой димер, представляющий структуры двух молекул токсина, связан с c-концевыми доменами ассоциированных молекул антитоксина в модуле зависимости ccdAB.
Пример модуля белковой зависимости. Молекулы токсина CcdB (отмечены красным цветом) связаны с молекулами антитоксина CcdA (c-концевые области показаны зеленым цветом) с образованием полного комплекса CcdAB.

Транскрипционный контроль соотношения антитоксин: токсин

В модулях зависимости на основе белков гены, кодирующие токсин и антитоксин, расположены рядом друг с другом и непрерывно экспрессируются в одном оперон. Чтобы обеспечить выживание хозяина при наличии модуля зависимости, должно производиться 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 кодирования гена, кодирующего антитоксин, перед геном токсина, так что антитоксин доступен для немедленной нейтрализации токсина. Это размещение гена антитоксина выше по течению встречается во всех модулях белковой зависимости. Кроме того, транскрипция всего модуля зависимости часто негативно саморегулируется (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 под действием протеазы уже присутствует в камере. Например, в модуле белковой зависимости ccdAB Lon протеаза [1] разрушает антитоксин, но также выполняет множество несвязанных протеолитических ролей, таких как разложение окисленных митохондриальных продуктов. Это может указывать на то, что развитие этих молекул зависимости «кооптировало» существующие клеточные функции. Антитоксин в модулях белковой зависимости функционирует, связываясь непосредственно с токсином и предотвращая его механизм действия. Как только антитоксин связывается с токсином, токсин препятствует тому, чтобы протеазы, обычно ответственные за разложение антитоксина, сделали 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 кодирование комплементарной пары оснований) для связывания с РНК токсина и, таким образом, предотвращения трансляции токсина. Эта антисмысловая молекула РНК играет роль антитоксина, подобная белковому эквиваленту, описанному выше, и аналогичным образом разлагается с большей скоростью, чем мРНК токсина, которую она ингибирует. Кроме того, транскрипция антитоксиновой РНК в значительной степени регулируется сильным промоутер что обеспечивает избыток антитоксина в клетках, в которых функционирует модуль зависимости.

Примеры

  • Система Hok / Sok: Транскрипция сок (sподавление ож killing) РНК позволяет ему связываться с областью, которая перекрывает открытая рамка чтения из хок (хоул kИллинг) токсин РНК.
  • Par детерминант стабильности: Две малые РНК транскрибируются одновременно с противоположных концов гена по направлению к двунаправленному терминатору. Два продукта, РНК I (токсин) и РНК II (антитоксин) немедленно образуют стабильный комплекс, в котором РНК II связывает (и закрывает) сайт связывания рибосомы РНК I, предотвращая трансляцию РНК I и, таким образом, производство токсина.

Смотрите также

использованная литература

Энгельберг-Кулька, Ханна; Гэд Глейзер (октябрь 1999 г.). «Модули наркомании и программируемая гибель клеток и антисмерть в бактериальных культурах». Ежегодный обзор микробиологии. Ежегодные обзоры. 53: 43–70. Дои:10.1146 / annurev.micro.53.1.43. PMID  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 кодирующей токсин РНК в Enterococcus faecalis» (PDF). Журнал бактериологии. Американское общество микробиологии. 191 (5): 1528–1536. Дои:10.1128 / JB.01316-08. ЧВК  2648210. PMID  19103923. Получено 2011-07-31.