Układ toksyna-antytoksyna TisB-IstR
| IstR | |
|---|---|
 Konserwatywna struktura drugorzędowa IstR sRNA.
| |
| Identyfikatory | |
| Symbol | IstR |
| Rfam | RF01400 |
| Inne dane | |
| typ RNA | sRNA |
| Domeny | Enterobacteriaceae |
| Struktury PDB | PDBe |
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| układu toksyna-antytoksyna TisB typu I | |||||||||
| Symbol | TisB_toksyna | ||||||||
| Pfam | PF13939 | ||||||||
| Błona | 394 | ||||||||
| |||||||||
Układ toksyna-antytoksyna TisB-IstR jest pierwszym znanym układem toksyna-antytoksyna , który jest indukowany przez odpowiedź SOS w odpowiedzi na uszkodzenie DNA .
IstR-1 i IstR-2
IstR sRNA ( inhibitor toksyczności indukowanej przez SOS przez RNA ) to rodzina niekodujących RNA po raz pierwszy zidentyfikowana w Escherichia coli . Istnieją dwa małe RNA kodowane przez locus IstR: IstR-1 i IstR-2, z których IstR -1 działa jako antytoksyny przeciwko toksycznemu białku TisB ( toksyczność indukowana przez SOS B ), które jest kodowane przez sąsiednie tisAB gen . IstR-1 jest transkryptem o długości 75 nukleotydów ulegającym konstytutywnej ekspresji podczas wzrostu , podczas gdy IstR-2 jest transkryptem o długości 140 nukleotydów indukowanym przez mitomycynę C (MMC). Uważa się , że zarówno IstR-2, jak i tisAB są regulowane przez LexA , podczas gdy IstR-1 podlega konstytutywnej transkrypcji.
delecji potwierdziła funkcję IstR, E. coli szczep K-12 nie mógł rosnąć pod nieobecność IstR, gdy obecny był tisAB . Wstawienie genów IstR do plazmidu umożliwiło normalny wzrost bakterii. Dalsze badania wykazały, że ekspresja IstR-1 wystarczy do zaradzenia toksycznym skutkom TisB. IstR-2 nie bierze udziału w regulacji tisAB .
TisAB
Locus tisAB koduje dwa geny: tisA i tisB . W teście translacji wykazano, że ramka odczytu tisA nie podlega translacji . Jego sekwencja jest niezachowana u różnych gatunków. TisB jest 29-aminokwasowym peptydem szeroko konserwowanym u enterobakterii . TisB jest odpowiedzialny za nadawanie toksyczności poprzez podejrzewane błony . Po przetłumaczeniu tisB genu, wytwarzany jest mRNA nieaktywnego pierwotnego transkryptu +1, który musi zostać poddany obróbce endonukleolitycznej 42 nukleotydów od końca 5', aby uzyskać mRNA +42 zdolny do translacji. W postaci +42 mRNA ma miejsce ładowania/stanu gotowości rybosomu w regionie nieustrukturyzowanym > 80 nt powyżej tisB , umożliwiając w ten sposób translację białka TisB. To miejsce rezerwowe jest strukturalnie niedostępne w nieaktywnych formach mRNA tisB (forma +1 i forma +106 wytwarzana przez cięcie RNazą III).
Mechanizm hamowania TisB przez IstR-1
Uważa się, że IstR-1 zarówno hamuje translację toksyny TisB, jak i promuje rozszczepianie przez RNazę III dupleksu RNA utworzonego, gdy pary zasad IstR-1 tworzą mRNA tisB . Uważa się , że wiązanie komplementarnej sekwencji istR-1 sRNA z mRNA tisB w miejscu rezerwowym rybosomu zapobiega ładowaniu rybosomów, a tym samym zapobiega translacji białka TisB. Analiza RACE potwierdziła, że IstR-1 wiąże mRNA TisB , a następnie dupleks jest degradowany przez RNazę III . Degradacja skutkuje formą +106, nieaktywnym transkryptem 249 nt, który nie może być przetłumaczone .
Proponowana funkcja układu toksyna-antytoksyna IstR-TisB
Proponowaną funkcją tego układu toksyna-antytoksyna jest spowodowanie zatrzymania wzrostu, a nie śmierci komórki, w odpowiedzi na uszkodzenie DNA, dając czas na zajście procesów naprawczych. Translacja TisB jest pod kontrolą LexA, więc jest indukowana przez uszkodzenie DNA jako część odpowiedzi SOS . W normalnych warunkach syntetyzuje się bardzo mało mRNA tisB , a translacja jest hamowana, ale gdy dochodzi do uszkodzenia DNA, tisAB jest silnie indukowany, powodując nadekspresję, która zastępuje hamowanie przez wyczerpanie puli IstR-1.
Dane eksperymentalne wykazały, że wpływ TisB polega na zmniejszeniu transkrypcji, translacji i replikacji, degradacji RNA i demontażu rybosomów. TisB nie wpływa bezpośrednio na transkrypcję i translację in vitro , więc uważa się, że efekty te są dalszymi konsekwencjami uszkodzenia błony.
Uważa się, że wprowadzenie TisB do błony powoduje utratę potencjału błonowego . Może to tłumaczyć spadek stężenia ATP w komórkach po wywołaniu odpowiedzi SOS, powodując spowolnienie procesów komórkowych i zahamowanie wzrostu komórek.
Zobacz też
Dalsza lektura
- Wassarman KM, Repoila F, Rosenow C, Storz G, Gottesman S (lipiec 2001). „Identyfikacja nowych małych RNA przy użyciu genomiki porównawczej i mikromacierzy” . Geny Dev . 15 (13): 1637–1651. doi : 10.1101/gad.901001 . PMC 312727 . PMID 11445539 .
- Santiviago CA, Reynolds MM, Porwollik S i in. (lipiec 2009). „Analiza pul docelowych mutantów delecyjnych Salmonelli identyfikuje nowe geny wpływające na sprawność podczas konkurencyjnej infekcji u myszy” . Patog PLOS . 5 (7): e1000477. doi : 10.1371/journal.ppat.1000477 . PMC 2698986 . PMID 19578432 .
- Fozo EM, Makarova KS, Shabalina SA, Yutin N, Koonin EV, Storz G (czerwiec 2010). „Obfitość układów toksyna-antytoksyna typu I w bakteriach: poszukiwanie nowych kandydatów i odkrycie nowych rodzin” . Kwasy nukleinowe Res . 38 (11): 3743–3759. doi : 10.1093/nar/gkq054 . PMC 2887945 . PMID 20156992 .
- Rudda KE (1999). „Nowe międzygenowe powtórzenia Escherichia coli K-12” . Rez. Mikrobiol . 150 (9–10): 653–664. doi : 10.1016/S0923-2508(99)00126-6 . PMID 10673004 .
- Wagnera, EGH; Unoson, C. (2012). „System toksyna-antytoksyna tisB-istR1: ekspresja, regulacja i rola biologiczna w fenotypach przetrwałych” . Biologia RNA . 9 (12): 1513–1519. doi : 10.4161/rna.22578 . PMID 23093802 .