Systém toxin-antitoxin - Toxin-antitoxin system - Wikipedia

(A) vertikální genový přenos toxin-antitoxinového systému. (B) Horizontální genový přenos toxin-antitoxinového systému. PSK znamená postsegregační zabíjení a TA představuje a místo kódující toxin a antitoxin.[1]

A toxin-antitoxinový systém je sada dvou nebo více úzce propojených geny které společně kódují jak „toxinový“ protein, tak odpovídající „antitoxin“. Systémy toxin-antitoxin jsou široce distribuovány prokaryoty a organismy je často mají ve více kopiích.[2][3] Pokud jsou tyto systémy obsaženy v plazmidy - přenositelné genetické prvky - zajišťují, že pouze dceřiné buňky zdědit plazmid přežije po buněčné dělení. Pokud plazmid v dceřiné buňce chybí, je nestabilní antitoxin je degradován a stabilní toxický protein zabíjí novou buňku; toto je známé jako „postsegregační zabíjení“ (PSK).[4][5]

Systémy toxin-antitoxin se obvykle klasifikují podle toho, jak antitoxin toxin neutralizuje. V systému toxin-antitoxin typu I je překlad z messenger RNA (mRNA), která kóduje toxin, je inhibována vazbou malého nekódující RNA antitoxin, který váže toxinovou mRNA. Toxický protein v systému typu II je posttranslačně inhibován vazbou antitoxinu protein. Systémy toxinu a antitoxinu typu III se skládají z malé RNA, která se váže přímo na toxinový protein a inhibuje jeho aktivitu.[6] Existují také typy IV-VI, které jsou méně časté.[7] Toxin-antitoxin geny jsou často zděděny prostřednictvím horizontální přenos genů[8][9] a jsou spojeny s patogenní bakterie, který byl nalezen na plazmidech udělujících odolnost proti antibiotikům a virulence.[1]

Chromozomální existují také toxin-antitoxinové systémy, o některých se předpokládá, že plní buněčné funkce, jako je reakce na ně zdůrazňuje způsobující buněčný cyklus zatčení a uskutečnění programovaná buněčná smrt.[1][10] v evoluční termíny lze považovat za toxin-antitoxinové systémy sobecká DNA v tom, že účelem systémů je replikovat se, bez ohledu na to, zda prospívají hostitelskému organismu nebo ne. Někteří navrhli adaptivní teorie vysvětlující vývoj toxin-antitoxinových systémů; například se mohly vyvinout systémy chromozomálních toxinů-antitoxinů, aby zabránily dědičnosti velkých vypuštění hostitelského genomu.[11] Systémy toxin-antitoxin mají několik biotechnologické aplikace, jako je udržování plazmidů v buněčné linie, cíle pro antibiotika a jako vektory pozitivní selekce.[12]

Biologické funkce

Stabilizace a vhodnost mobilní DNA

Jak je uvedeno výše, systémy toxin-antitoxin jsou dobře charakterizovány jako moduly závislosti na plazmidu. Rovněž bylo navrženo, že toxin-antitoxinové systémy mají vyvinul jako vylučovací moduly plazmidu. Buňka, která by nesla dva plazmidy ze stejné skupiny neslučitelnosti, nakonec vygeneruje dvě dcery buněk nesoucích jeden nebo dva plasmidy. Pokud by jeden z těchto plazmidů kódoval TA systém, jeho „vytěsnění“ jiným plazmidovým systémem bez TA zabrání jeho dědičnosti a tím indukuje postsegregační zabíjení.[13] Tato teorie byla potvrzena počítačové modelování.[14] Systémy toxin-antitoxin lze nalézt také na jiných mobilní genetické prvky jako konjugační transpozice a mírný bakteriofágy a mohly by být zapojeny do údržby a konkurence těchto prvků.[15]

Stabilizace genomu

A chromozomová mapa z Sinorhizobium meliloti, se svými 25 chromozomálními systémy toxin-antitoxin. Oranžově značené lokusy jsou potvrzené systémy TA[16] a zelené štítky ukazují domnělé systémy.[17]

Systémy toxin-antitoxin by mohly zabránit škodlivému účinku vypuštění v bakteriální genom, ačkoli pravděpodobně jsou delece velkých kódujících oblastí fatální pro dceřinou buňku bez ohledu na to.[11] v Vibrio cholerae, více toxin-antitoxinových systémů typu II umístěných v a superintegron Bylo prokázáno, že zabraňují ztrátě genových kazet.[18]

Altruistická smrt buněk

mazEF, toxin-antitoxinový lokus nalezený v E-coli a další bakterie, bylo navrženo k vyvolání programované buněčné smrti v reakci na hladovění, konkrétně nedostatek aminokyseliny.[19] Tím by se uvolnil obsah buňky pro absorpci sousedními buňkami, což by potenciálně zabránilo smrti blízkých příbuzných, a tím by se zvýšilo včetně fitness buňky, která zahynula. To by byl příklad altruismus a jak bakteriální kolonie může připomínat mnohobuněčné organismy.[14] Avšak „mazEF„zprostředkovaná PCD“ byla do značné míry vyvrácena několika studiemi.[20][21][22]

Tolerance stresu

Další teorie uvádí, že chromozomální toxin-antitoxinové systémy jsou navrženy tak, aby byly bakteriostatický spíše než baktericidní.[23] RelE je například globálním inhibitorem translace, je indukován během živina stres. Vypnutím translace pod stresem by mohlo snížit pravděpodobnost hladovění snížením požadavků na výživu buňky.[24] Ukázalo se však, že několik toxin-antitoxinových systémů, včetně relBE, za žádných stresových podmínek neposkytujte žádnou konkurenční výhodu.[21]

Anti-závislost

Bylo navrženo, že chromozomální homology plazmidových toxinových-antitoxinových systémů mohou sloužit jakomoduly závislosti, což by potomkům umožnilo ztratit plazmid, aniž by utrpěly účinky toxinu, který kóduje.[9] Například chromozomální kopie ccdA antitoxin kódovaný v chromozomu Erwinia chrysanthemi je schopen neutralizovat ccdB toxin kódovaný na F plazmid a tak zabránit aktivaci toxinu, když se takový plazmid ztratí.[25] Podobně ataR antitoxin kódovaný na chromozomu E-coli O157: H7 je schopen neutralizovat ataTP toxin kódovaný na plazmidech nalezených v jiných enterohemoragický E-coli.[26]

Fágová ochrana

Ukázalo se, že toxin-antitoxinové systémy typu III (AbiQ) chrání bakterie před bakteriofágy altruisticky.[27][28] Během infekce bakteriofágy unášejí transkripci a translaci, což by mohlo zabránit doplňování antitoxinů a uvolňovat toxin, což by spustilo tzv. „Abortivní infekci“.[27][28] Podobné ochranné účinky byly pozorovány u typu I.[29], typ II[30]a typ IV (AbiE)[31] toxin-antitoxinové systémy.

K neúspěšné iniciaci (Abi) může dojít také bez toxin-antitoxinových systémů a existuje mnoho Abi proteinů jiných typů. Tento mechanismus slouží k zastavení replikace fágů a chrání tak celkovou populaci před poškozením.[32]

Antimikrobiální perzistence

Když jsou bakterie vystaveny působení antibiotik, je malá a zřetelná subpopulace buněk schopna odolat léčbě fenoménem označovaným jako „perzistence“ (nezaměňovat s odpor ).[33] Vzhledem ke svým bakteriostatickým vlastnostem se dříve předpokládalo, že toxin-antitoxinové systémy typu II jsou odpovědné za perzistenci tím, že převedou část bakteriální populace do klidového stavu.[34] Tato hypotéza však byla široce neplatná.[35][36][37]

Sobecká DNA

Systémy toxin-antitoxin byly použity jako příklady sobecké DNA jako součást pohled na evoluci zaměřený na gen. Předpokládalo se, že toxin-antitoxinové lokusy slouží pouze k udržení jejich vlastní DNA na úkor hostitelského organismu.[1][38] Chromozomální toxin-antitoxinové systémy by tedy nesloužily žádnému účelu a mohly by být považovány za „zbytečnou DNA“. Například ccdAB systém kódovaný v chromozomu E-coli O157: H7 bylo prokázáno, že je pod negativní selekcí, i když pomalou rychlostí kvůli svým návykovým vlastnostem.[8]

Typy systémů

Typ I.

The hok / sok toxin-antitoxinový systém typu I.

Systémy toxin-antitoxin typu I se spoléhají na párování bází doplňkového antitoxinu RNA s toxinem mRNA. Překlad mRNA je poté inhibován buď degradací prostřednictvím RNáza III nebo uzavřením Sekvence Shine-Dalgarno nebo ribosomové vazebné místo toxinové mRNA. Toxin a antitoxin jsou často kódovány na opačných řetězcích DNA. The 5' nebo 3' překrývající se oblast mezi těmito dvěma geny je oblast, jíž se účastní komplementární párování bází, obvykle s 19–23 sousedícími páry bází.[39]

Toxiny systémů typu I jsou malé, hydrofobní proteiny, které způsobují toxicitu poškozením buněčné membrány.[1] Bylo identifikováno několik intracelulárních cílů toxinů typu I, pravděpodobně kvůli obtížné povaze analýzy proteinů, které jsou pro jejich bakteriální hostitele jedovaté.[10]

Systémy typu I někdy obsahují třetí komponentu. V případě dobře charakterizované hok/sok Systém, navíc k hok toxin a sok antitoxin, existuje třetí gen, tzv mok. Tento otevřený čtecí rámec téměř úplně překrývá toxin a translace toxinu závisí na translaci této třetí složky.[5] Vazba antitoxinu na toxin je tedy někdy zjednodušením a antitoxin ve skutečnosti váže třetí RNA, která pak ovlivňuje toxin překlad.[39]

Ukázkové systémy

ToxinAntitoxinPoznámkyČj.
hoksokOriginální a nejlépe srozumitelný toxin-antitoxinový systém typu I (na obrázku), který stabilizuje plazmidy v řadě gramnegativní bakterie[39]
prvníRNAIIPrvní systém typu I, který má být identifikován v grampozitivní bakterie[40]
tisBistRChromozomální systém indukovaný v SOS odpověď[41]
ldrDrdlDChromozomální systém v Enterobacteriaceae[42]
flmAflmBHomolog hok / sok, který také stabilizuje F plazmid[43]
ibssibObjeveno v E-coli intergenní oblasti, antitoxin byl původně pojmenován QUAD RNA[44]
txpA/brnTkrysaZajišťuje dědičnost kůže prvek během sporulace v Bacillus subtilis[45]
SymESymRChromozomální systém indukovaný v SOS odpověď[3]
XCV2162ptaRNA1Systém identifikovaný v Xanthomonas campestris s nepravidelnou fylogenetickou distribucí.[46]
timPtimRChromozomální systém identifikovaný v Salmonella[47]
aapA1isoA1Modul TA typu 1 v Helicobacter pylori[48]
sprA1sprA1asNachází se na malém ostrově Pathogenicity (SaPI) S. aureus. SprA1 ekody pro malý cytotoxický peptid, PepA1, který narušuje oba S. aureus membrány a hostitelské erytrocyty.[49][50]

Typ II

Genetický kontext typického toxin-antitoxinového lokusu typu II, produkovaného během a bioinformatika analýza[17]

Systémy toxin-antitoxin typu II jsou obecně lépe pochopitelné než typ I.[39] V tomto systému a labilní proteický antitoxin pevně váže a inhibuje aktivitu stabilního toxinu.[10] Největší skupinou toxin-antitoxinových systémů typu II je vapBC,[51] který byl nalezen skrz bioinformatika vyhledávání představuje mezi 37 a 42% všech předpovězených lokusů typu II.[16][17]Systémy typu II jsou organizovány v operony přičemž antitoxinový protein je obvykle lokalizován proti proudu toxinu, který pomáhá zabránit expresi toxinu bez antitoxinu.[52] Proteiny jsou obvykle kolem 100 aminokyseliny v délce,[39] a vykazují toxicitu mnoha způsoby: CcdB například ovlivňuje replikace DNA otravou DNA gyráza[53] zatímco toxiny MazF a RelE jsou endoribonukleáza, která specificky štěpí buněčné mRNA sekvenční motivy.[54][24] Nejběžnější toxickou aktivitou je protein působící jako endonukleáza, také známý jako interferáza.[55][56]

Jedním z klíčových rysů TA je autoregulace. Antitoxinový a toxinový proteinový komplex se váže na operátor, který je přítomen před geny TA. To má za následek represi operonu TA. Klíčem k regulaci jsou (i) diferenciální translace proteinů TA a (ii) diferenciální proteolýza proteinů TA. Jak vysvětluje „Model reagující na překlad"[57], stupeň exprese je nepřímo úměrný koncentraci represivního TA komplexu. Koncentrace komplexu TA je přímo úměrná globální rychlosti translace. Čím vyšší je rychlost translace, tím více komplexu TA a menší transkripce TA mRNA. Snižte rychlost překladu, menší komplex TA a vyšší expresi. Transkripční exprese operonu TA je tedy nepřímo úměrná rychlosti translace.

Třetí protein může být někdy zapojen do toxin-antitoxinových systémů typu II. v případě systému ω-ε-ζ (omega-epsilon-zeta) je protein omega DNA vázající protein který negativně reguluje transkripci celého systému.[58] Podobně paaR2 protein reguluje expresi paaR2-paaA2-parE2 toxin-antitoxinový systém.[59] Jiné toxin-antitoxinové systémy lze nalézt u a garde jako třetí složka.[60] Tento chaperon je nezbytný pro správné skládací antitoxinu, čímž je antitoxin závislý na jeho příbuzném chaperonu.

Ukázkové systémy

ToxinAntitoxinPoznámkyČj.
ccdBccdANalezeno na F plazmidu z Escherichia coli[53]
parEparDNalezen v více kopií v Caulobacter crescentus[61]
mazFbludištěNalezen v E-coli a v chromozomy jiných bakterií[29]
yafOyafNSystém indukovaný reakcí SOS na poškození DNA v E-coli[62]
hicAhicBNalezen v archaea a bakterie[63]
dítěkisStabilizuje R1 plazmid a souvisí se systémem CcdB / A[23]
ζεNalezeno převážně v Grampozitivní bakterie[58]
ataTataRNalezen v enterohemoragický E-coli a Klebsiella spp.[64]

Typ III

ToxN_toxin
Identifikátory
SymbolToxN, toxin-antitoxinový systém typu III
PfamPF13958

Systémy toxin-antitoxin typu III se spoléhají na přímou interakci mezi toxickým proteinem a antitoxinem RNA. Toxické účinky proteinu jsou neutralizovány genem RNA.[6] Jedním příkladem je systém ToxIN z bakteriálního rostlinného patogenu Erwinia carotovora. Toxický protein ToxN je dlouhý přibližně 170 aminokyselin a bylo prokázáno, že je toxický E-coli. Toxická aktivita ToxN je inhibována ToxI RNA, RNA s přímým 5,5 opakování 36 nukleotidového motivu (AGGTGATTTGCTACCTTTAAGTGCAGCTAGAAATTC).[27][65] Krystalografická analýza Toxinu zjistilo, že inhibice ToxN vyžaduje tvorbu trimerního komplexu ToxIN, přičemž tři monomery ToxI vážou tři monomery ToxN; komplex je držen pohromadě rozsáhlými interakcemi protein-RNA.[66]

Typ IV

Systémy toxin-antitoxin typu IV jsou podobné systémům typu II, protože se skládají ze dvou proteinů. Na rozdíl od systémů typu II působí antitoxin v systémech toxin-antitoxin typu IV proti aktivitě toxinu a tyto dva proteiny přímo neinteragují.[67][68]

Typ V

duch je toxinový-antitoxinový systém typu V, ve kterém antitoxin (GhoS) štěpí ghoT mRNA. Tento systém je regulován systémem typu II, mqsRA.[69]

Typ VI

socAB je toxin-antitoxinový systém typu VI, který byl objeven v Caulobacter crescentus. Antitoxin, SocA, podporuje degradaci toxinu, SocB, pomocí proteáza ClpXP.[70]

Biotechnologické aplikace

The biotechnologické aplikace systémů toxin-antitoxin začalo realizovat několik biotechnologických organizací.[12][23] Primární použití je v udržování plazmidů ve velké bakterii buněčná kultura. V experimentu zkoumajícím účinnost systému hok/sok místo, bylo zjištěno, že segregační stabilita vloženo exprimující plasmid beta-galaktosidáza se zvýšil o 8 až 22krát ve srovnání s a řízení kultura postrádající systém toxin-antitoxin.[71][72] Ve velkém měřítku mikroorganismus procesy jako kvašení, potomkovské buňky postrádající plasmidový inzert mají často vyšší zdatnost než ti, kteří zdědí plazmid a mohou překonat požadované mikroorganismy. Systém toxin-antitoxin udržuje plazmid, čímž udržuje účinnost průmyslového procesu.[12]

Systémy toxin-antitoxin mohou být dalším budoucím cílem antibiotika. Vyvolání sebevražedných modulů proti patogenům by mohlo pomoci v boji proti rostoucímu problému multirezistence.[73]

Zajištění, aby plazmid přijal inzert, je běžným problémem DNA klonování. Systémy toxin-antitoxin mohou být použity k pozitivní selekci pouze těch buněk, které absorbovaly plazmid obsahující vložený požadovaný gen, skríninkem těch, kterým vložený gen chybí. Příklad této aplikace pochází z ccdB-kódovaný toxin, který byl začleněn do plazmidové vektory.[74] Požadovaný gen je poté zaměřen na rekombinaci do ccdB lokus, inaktivující transkripci toxického proteinu. Buňky obsahující plazmid, ale ne inzert, tedy zahynou kvůli toxickým účinkům proteinu CcdB a přežijí pouze ty, které inzert začleňují.[12]

Další příklad aplikace zahrnuje jak CcdB toxin, tak CcdA antitoxin. CcdB se nachází v rekombinantních bakteriálních genomech a inaktivovaná verze CcdA se vloží do linearizovaný plazmid vektor. Krátká extra sekvence je přidána do požadovaného genu, který aktivuje antitoxin, když dojde k inzerci. Tato metoda zajišťuje specifické pro orientaci genová inzerce.[74]

Geneticky modifikované organismy musí být v předem definované oblasti během výzkum.[73] Systémy toxin-antitoxin mohou způsobit buňku sebevražda za určitých podmínek, jako je nedostatek specifických pro laboratoř růstové médium mimo kontrolované by se nestretly laboratoř založit.[23][75]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E Van Melderen L, Saavedra De Bast M (březen 2009). Rosenberg SM (ed.). „Bakteriální toxin-antitoxinové systémy: více než sobecké entity?“. Genetika PLOS. 5 (3): e1000437. doi:10.1371 / journal.pgen.1000437. PMC  2654758. PMID  19325885.
  2. ^ Fozo EM, Makarova KS, Shabalina SA, Yutin N, Koonin EV, Storz G (červen 2010). „Množství toxin-antitoxinových systémů typu I v bakteriích: hledání nových kandidátů a objev nových rodin“. Výzkum nukleových kyselin. 38 (11): 3743–59. doi:10.1093 / nar / gkq054. PMC  2887945. PMID  20156992.
  3. ^ A b Gerdes K, Wagner EG (duben 2007). "RNA antitoxiny". Současný názor v mikrobiologii. 10 (2): 117–24. doi:10.1016 / j.mib.2007.03.003. PMID  17376733.
  4. ^ Gerdes K (únor 2000). „Moduly toxin-antitoxin mohou regulovat syntézu makromolekul během nutričního stresu“. Journal of Bacteriology. 182 (3): 561–72. doi:10.1128 / JB.182.3.561-572.2000. PMC  94316. PMID  10633087.
  5. ^ A b Faridani OR, Nikravesh A, Pandey DP, Gerdes K, Good L (2006). „Konkurenční inhibice přirozených antisense interakcí Sok-RNA aktivuje zabíjení buněk zprostředkované Hokem v Escherichia coli“. Výzkum nukleových kyselin. 34 (20): 5915–22. doi:10.1093 / nar / gkl750. PMC  1635323. PMID  17065468.
  6. ^ A b Labrie SJ, Samson JE, Moineau S (květen 2010). "Mechanismy rezistence na bakteriofágy". Recenze přírody. Mikrobiologie. 8 (5): 317–27. doi:10.1038 / nrmicro2315. PMID  20348932.
  7. ^ Strana R, Peti W (duben 2016). „Systémy toxin-antitoxin v zastavení a perzistenci růstu bakterií“. Přírodní chemická biologie. 12 (4): 208–14. doi:10.1038 / nchembio.2044. PMID  26991085.
  8. ^ A b Mine N, Guglielmini J, Wilbaux M, Van Melderen L (duben 2009). „Rozpad chromosomálně kódovaného toxin-antitoxinového systému ccdO157 u druhu Escherichia coli“. Genetika. 181 (4): 1557–66. doi:10.1534 / genetika.108.095190. PMC  2666520. PMID  19189956.
  9. ^ A b Ramisetty BC, Santhosh RS (únor 2016). "Horizontální genový přenos chromozomálních toxin-antitoxinových systémů typu II Escherichia coli". Mikrobiologické dopisy FEMS. 363 (3): fnv238. doi:10.1093 / femsle / fnv238. PMID  26667220.
  10. ^ A b C Hayes F (září 2003). „Toxiny-antitoxiny: údržba plazmidů, programovaná buněčná smrt a zastavení buněčného cyklu“. Věda. 301 (5639): 1496–9. Bibcode:2003Sci ... 301.1496H. doi:10.1126 / science.1088157. PMID  12970556.
  11. ^ A b Rowe-Magnus DA, Guerout AM, Biskri L, Bouige P, Mazel D (březen 2003). „Srovnávací analýza superintegronů: inženýrství rozsáhlé genetické rozmanitosti Vibrionaceae“. Výzkum genomu. 13 (3): 428–42. doi:10,1101 / gr. 617103. PMC  430272. PMID  12618374.
  12. ^ A b C d Stieber D, Gabant P, Szpirer C (září 2008). „Umění selektivního zabíjení: plazmidové toxinové / antitoxinové systémy a jejich technologické aplikace“. Biotechniky. 45 (3): 344–6. doi:10.2144/000112955. PMID  18778262.
  13. ^ Cooper TF, Heinemann JA (listopad 2000). „Postsegregační zabíjení nezvyšuje stabilitu plazmidu, ale působí tak, že vylučuje konkurenční plazmidy.“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 97 (23): 12643–8. Bibcode:2000PNAS ... 9712643C. doi:10.1073 / pnas.220077897. PMC  18817. PMID  11058151.
  14. ^ A b Mochizuki A, Yahara K, Kobayashi I, Iwasa Y (únor 2006). „Genetická závislost: strategie sobeckého genu pro symbiózu v genomu“. Genetika. 172 (2): 1309–23. doi:10.1534 / genetika.105.042895. PMC  1456228. PMID  16299387.
  15. ^ Magnuson RD (září 2007). "Hypotetické funkce toxin-antitoxinových systémů". Journal of Bacteriology. 189 (17): 6089–92. doi:10.1128 / JB.00958-07. PMC  1951896. PMID  17616596.
  16. ^ A b Pandey DP, Gerdes K (2005). „Toxin-antitoxinové lokusy jsou ve velkém množství volně žijící, ale ztraceny z prokaryot spojených s hostitelem“. Výzkum nukleových kyselin. 33 (3): 966–76. doi:10.1093 / nar / gki201. PMC  549392. PMID  15718296.
  17. ^ A b C Sevin EW, Barloy-Hubler F (2007). „RASTA-Bacteria: webový nástroj pro identifikaci toxin-antitoxinových lokusů u prokaryot“. Genome Biology. 8 (8): R155. doi:10.1186 / gb-2007-8-8-r155. PMC  2374986. PMID  17678530.
  18. ^ Szekeres S, Dauti M, Wilde C, Mazel D, Rowe-Magnus DA (březen 2007). „Místa chromozomálního toxinu a antitoxinu mohou při absenci selekce snížit rozsáhlé redukce genomu.“ Molekulární mikrobiologie. 63 (6): 1588–605. doi:10.1111 / j.1365-2958.2007.05613.x. PMID  17367382.
  19. ^ Aizenman E, Engelberg-Kulka H, ​​Glaser G (červen 1996). „Chromozomální„ závislostní modul “Escherichia coli regulovaný guanosinem [opravený] 3 ', 5'-bispyrofosfát: model programované smrti bakteriálních buněk“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 93 (12): 6059–63. Bibcode:1996PNAS ... 93.6059A. doi:10.1073 / pnas.93.12.6059. PMC  39188. PMID  8650219.
  20. ^ Ramisetty BC, Natarajan B, Santhosh RS (únor 2015). „mazEF zprostředkovaná programovaná buněčná smrt v bakteriích:“ co je to?"". Kritické recenze v mikrobiologii. 41 (1): 89–100. doi:10.3109 / 1040841X.2013.804030. PMID  23799870.
  21. ^ A b Tsilibaris V, Maenhaut-Michel G, Mine N, Van Melderen L (září 2007). „Jaká je výhoda Escherichia coli z toho, že má v genomu více toxin-antitoxinových systémů?“. Journal of Bacteriology. 189 (17): 6101–8. doi:10.1128 / JB.00527-07. PMC  1951899. PMID  17513477.
  22. ^ Ramisetty BC, Raj S, Ghosh D (prosinec 2016). „Systém toxin-antitoxin MazEF z Escherichia coli nezprostředkovává programovanou buněčnou smrt“. Journal of Basic Microbiology. 56 (12): 1398–1402. doi:10,1002 / jobm.201600247. PMID  27259116.
  23. ^ A b C d Diago-Navarro E, Hernandez-Arriaga AM, López-Villarejo J, Muñoz-Gómez AJ, Kamphuis MB, Boelens R, Lemonnier M, Díaz-Orejas R (srpen 2010). „parD toxin-antitoxinový systém plazmidu R1 - základní příspěvky, biotechnologické aplikace a vztahy s blízce příbuznými toxin-antitoxinovými systémy“. FEBS Journal. 277 (15): 3097–117. doi:10.1111 / j.1742-4658.2010.07722.x. PMID  20569269.
  24. ^ A b Christensen SK, Mikkelsen M, Pedersen K, Gerdes K (prosinec 2001). „RelE, globální inhibitor translace, je aktivován během nutričního stresu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 98 (25): 14328–33. Bibcode:2001PNAS ... 9814328C. doi:10.1073 / pnas.251327898. PMC  64681. PMID  11717402.
  25. ^ Saavedra De Bast M, Mine N, Van Melderen L (červenec 2008). „Chromozomální toxin-antitoxinové systémy mohou působit jako antiaddiction moduly“. Journal of Bacteriology. 190 (13): 4603–9. doi:10.1128 / JB.00357-08. PMC  2446810. PMID  18441063.
  26. ^ Jurėnas D, Garcia-Pino A, Van Melderen L (září 2017). „Nové toxiny ze systémů toxin-antitoxin typu II s aktivitou acetyltransferázy“. Plasmid. 93: 30–35. doi:10.1016 / j.plasmid.2017.08.005. PMID  28941941.
  27. ^ A b C Fineran PC, Blower TR, Foulds IJ, Humphreys DP, Lilley KS, Salmond GP (leden 2009). „Systém fágové abortivní infekce, ToxIN, funguje jako pár protein-RNA toxin-antitoxin“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 106 (3): 894–9. Bibcode:2009PNAS..106..894F. doi:10.1073 / pnas.0808832106. PMC  2630095. PMID  19124776.
  28. ^ A b Emond E, Dion E, Walker SA, Vedamuthu ER, Kondo JK, Moineau S (prosinec 1998). „AbiQ, mechanismus neúspěšné infekce z Lactococcus lactis“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 64 (12): 4748–56. doi:10.1128 / AEM.64.12.4748-4756.1998. PMC  90918. PMID  9835558.
  29. ^ A b Hazan R, Engelberg-Kulka H (září 2004). „Escherichia coli mazEF zprostředkovaná buněčná smrt jako obranný mechanismus, který inhibuje šíření fágu P1“. Molekulární genetika a genomika. 272 (2): 227–34. doi:10.1007 / s00438-004-1048-r. PMID  15316771.
  30. ^ Pecota DC, Wood TK (duben 1996). "Vyloučení fága T4 pomocí lokusu zabijáka hok / sok z plazmidu R1". Journal of Bacteriology. 178 (7): 2044–50. doi:10.1128 / jb.178.7.2044-2050.1996. PMC  177903. PMID  8606182.
  31. ^ Dy RL, Przybilski R, Semeijn K, Salmond GP, Fineran PC (duben 2014). „Rozšířený systém potratů bakteriofágů funguje prostřednictvím mechanismu toxin-antitoxin typu IV“. Výzkum nukleových kyselin. 42 (7): 4590–605. doi:10.1093 / nar / gkt1419. PMC  3985639. PMID  24465005.
  32. ^ Seed, KD (červen 2015). „Boj s fágy: Jak se bakterie brání proti virovým útokům“. PLOS patogeny. 11 (6): e1004847. doi:10.1371 / journal.ppat.1004847. PMC  4465916. PMID  26066799.
  33. ^ Kussell E, Kishony R, Balaban NQ, Leibler S (duben 2005). „Bakteriální perzistence: model přežití v měnícím se prostředí“. Genetika. 169 (4): 1807–14. doi:10.1534 / genetika.104.035352. PMC  1449587. PMID  15687275.
  34. ^ Maisonneuve E, Gerdes K (duben 2014). "Molekulární mechanismy, které jsou základem bakteriálních persistencí". Buňka. 157 (3): 539–48. doi:10.1016 / j.cell.2014.02.050. PMID  24766804.
  35. ^ Ramisetty BC, Ghosh D, Roy Chowdhury M, Santhosh RS (2016). „Jaká je souvislost mezi přísnou odpovědí, endoribonukleázou kódující toxin-antitoxinové systémy typu II a perzistencí?“. Hranice v mikrobiologii. 7: 1882. doi:10.3389 / fmicb.2016.01882. PMC  5120126. PMID  27933045.
  36. ^ Harms A, Fino C, Sørensen MA, Semsey S, Gerdes K (prosinec 2017). „Prophages and Growth Dynamics confound Experimental Results with Antibiotic-Tolerant Persister Cells“. mBio. 8 (6): e01964–17. doi:10,1 128 / mBio.01964-17. PMC  5727415. PMID  29233898.
  37. ^ Goormaghtigh F, Fraikin N, Putrinš M, Hallaert T, Hauryliuk V, Garcia-Pino A, Sjödin A, Kasvandik S, Udekwu K, Tenson T, Kaldalu N, Van Melderen L (červen 2018). „Přehodnocení role toxin-antitoxinových systémů typu II při tvorbě perzistujících buněk Escherichia coli typu II“. mBio. 9 (3): e00640–18. doi:10,1128 / mBio.00640-18. PMC  6016239. PMID  29895634.
  38. ^ Ramisetty BC, Santhosh RS (červenec 2017). „Systémy endoribonukleázy typu II toxin-antitoxin: funkční nebo sobecké?“. Mikrobiologie. 163 (7): 931–939. doi:10,1099 / mic.0.000487. PMID  28691660.
  39. ^ A b C d E Fozo EM, Hemm MR, Storz G (prosinec 2008). „Malé toxické proteiny a antisense RNA, které je potlačují“. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie. 72 (4): 579–89, obsah. doi:10.1128 / MMBR.00025-08. PMC  2593563. PMID  19052321.
  40. ^ Greenfield TJ, Ehli E, Kirshenmann T, Franch T, Gerdes K, Weaver KE (srpen 2000). „Antisense RNA par lokusu pAD1 reguluje expresi toxického peptidu s 33 aminokyselinami neobvyklým mechanismem.“ Molekulární mikrobiologie. 37 (3): 652–60. doi:10.1046 / j.1365-2958.2000.02035.x. PMID  10931358. (vyžadováno předplatné)
  41. ^ Vogel J, Argaman L, Wagner EG, Altuvia S (prosinec 2004). „Malá RNA IstR inhibuje syntézu toxického peptidu indukovaného SOS“. Aktuální biologie. 14 (24): 2271–6. doi:10.1016 / j.cub.2004.12.003. PMID  15620655.
  42. ^ Kawano M, Oshima T, Kasai H, Mori H (červenec 2002). „Molekulární charakterizace sekvencí dlouhé přímé repetice (LDR) exprimující stabilní mRNA kódující peptid usmrcující buňky 35 aminokyselin a malou antisense RNA kódovanou cis v Escherichia coli“. Molekulární mikrobiologie. 45 (2): 333–49. doi:10.1046 / j.1365-2958.2002.03042.x. PMID  12123448. (vyžadováno předplatné)
  43. ^ Loh SM, Cram DS, Skurray RA (červen 1988). "Nukleotidová sekvence a transkripční analýza třetí funkce (Flm) podílející se na udržování F-plazmidu". Gen. 66 (2): 259–68. doi:10.1016/0378-1119(88)90362-9. PMID  3049248.
  44. ^ Fozo EM, Kawano M, Fontaine F, Kaya Y, Mendieta KS, Jones KL, Ocampo A, Rudd KE, Storz G (prosinec 2008). „Represe syntézy malých toxických bílkovin malými RNA Sib a OhsC“. Molekulární mikrobiologie. 70 (5): 1076–93. doi:10.1111 / j.1365-2958.2008.06394.x. PMC  2597788. PMID  18710431. (vyžadováno předplatné)
  45. ^ Silvaggi JM, Perkins JB, Losick R (říjen 2005). "Malý nepřekládaný RNA antitoxin v Bacillus subtilis". Journal of Bacteriology. 187 (19): 6641–50. doi:10.1128 / JB.187.19.6641-6650.2005. PMC  1251590. PMID  16166525.
  46. ^ Findeiss S, Schmidtke C, Stadler PF, Bonas U (březen 2010). „Nová rodina anti-sense ncRNA přenesených plazmidem“. RNA Biology. 7 (2): 120–4. doi:10,4161 / rna.7.2.11184. PMID  20220307.
  47. ^ Andresen L, Martínez-Burgo Y, Nilsson Zangelin J, Rizvanovic A, Holmqvist E (listopad 2020). „Protein Salmonella TimP se zaměřuje na cytoplazmatickou membránu a je potlačován malým RNA TimR“. mBio. 11 (6): e01659–20, /mbio/11/6/mBio.01659–20.atom. doi:10,1 128 / mBio.01659-20. PMID  33172998.
  48. ^ Arnion H, Korkut DN, Masachis Gelo S, Chabas S, Reignier J, Iost I, Darfeuille F (květen 2017). „Mechanistické poznatky o antitoxinových systémech toxinů typu I u Helicobacter pylori: význam skládání mRNA při kontrole exprese toxinu“. Výzkum nukleových kyselin. 45 (8): 4782–4795. doi:10.1093 / nar / gkw1343. PMID  28077560.
  49. ^ Sayed N, Jousselin A, Felden B (prosinec 2011). „Cis-antisense RNA působí in trans v Staphylococcus aureus k řízení translace lidského cytolytického peptidu“. Přírodní strukturní a molekulární biologie. 19 (1): 105–12. doi:10.1038 / nsmb.2193. PMID  22198463.
  50. ^ Sayed N, Nonin-Lecomte S, Réty S, Felden B (prosinec 2012). „Funkční a strukturální poznatky o apoptotickém membránovém peptidu Staphylococcus aureus z modulu toxin-antitoxin“. The Journal of Biological Chemistry. 287 (52): 43454–63. doi:10,1074 / jbc.M112.402693. PMC  3527932. PMID  23129767.
  51. ^ Robson J, McKenzie JL, Cursons R, Cook GM, Arcus VL (červenec 2009). „VapBC operon z Mycobacterium smegmatis je autoregulovaný toxin-antitoxinový modul, který řídí růst inhibicí translace“. Journal of Molecular Biology. 390 (3): 353–67. doi:10.1016 / j.jmb.2009.05.006. PMID  19445953.
  52. ^ Deter HS, Jensen RV, Mather WH, Butzin NC (červenec 2017). "Mechanismy pro diferenciální produkci proteinů v systémech toxin-antitoxin". Toxiny. 9 (7): 211. doi:10,3390 / toxiny9070211. PMC  5535158. PMID  28677629.
  53. ^ A b Bernard P, Couturier M (srpen 1992). „Zabíjení buněk F plazmidovým proteinem CcdB zahrnuje otravu komplexů DNA-topoizomeráza II“ (PDF). Journal of Molecular Biology. 226 (3): 735–45. doi:10.1016 / 0022-2836 (92) 90629-X. PMID  1324324.
  54. ^ Zhang Y, Zhang J, Hoeflich KP, Ikura M, Qing G, Inouye M (říjen 2003). „MazF štěpí buněčné mRNA konkrétně na ACA, aby blokovala syntézu proteinů v Escherichia coli“. Molekulární buňka. 12 (4): 913–23. doi:10.1016 / S1097-2765 (03) 00402-7. PMID  14580342.
  55. ^ Christensen-Dalsgaard M, Overgaard M, Winther KS, Gerdes K (2008). Rozpad RNA messengerovými RNA interferázami. Metody v enzymologii. 447. str. 521–35. doi:10.1016 / S0076-6879 (08) 02225-8. ISBN  978-0-12-374377-0. PMID  19161859.
  56. ^ Yamaguchi Y, Inouye M (2009). mRNA interferázy, sekvenčně specifické endoribonukleázy ze systémů toxin-antitoxin. Pokrok v molekulární biologii a translační vědě. 85. 467–500. doi:10.1016 / S0079-6603 (08) 00812-X. ISBN  978-0-12-374761-7. PMID  19215780.
  57. ^ Ramisetty, Bhaskar Chandra Mohan (2020). „Regulace systémů toxin-antitoxin typu II: model reagující na překlad“. Hranice v mikrobiologii. 11. doi:10.3389 / fmicb.2020.00895. ISSN  1664-302X.
  58. ^ A b Mutschler H, Meinhart A (prosinec 2011). „Systémy ε / ζ: jejich role v rezistenci, virulenci a jejich potenciál pro vývoj antibiotik“. Journal of Molecular Medicine. 89 (12): 1183–94. doi:10.1007 / s00109-011-0797-4. PMC  3218275. PMID  21822621.
  59. ^ Hallez R, Geeraerts D, Sterckx Y, Mine N, Loris R, Van Melderen L (květen 2010). „Nové toxiny homologní s ParE patřící do tříkomponentních systémů toxin-antitoxin v Escherichia coli O157: H7“ (PDF). Molekulární mikrobiologie. 76 (3): 719–32. doi:10.1111 / j.1365-2958.2010.07129.x. PMID  20345661.
  60. ^ Bordes P, Cirinesi AM, Ummels R, Sala A, Sakr S, Bitter W, Genevaux P (květen 2011). „Chaperon podobný SecB řídí toxin-antitoxinový systém reagující na stres u Mycobacterium tuberculosis“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 108 (20): 8438–43. Bibcode:2011PNAS..108,8438B. doi:10.1073 / pnas.1101189108. PMC  3100995. PMID  21536872.
  61. ^ Fiebig A, Castro Rojas CM, Siegal-Gaskins D, Crosson S (červenec 2010). „Specifičnost interakce, toxicita a regulace paralogní sady toxin-antitoxinových systémů řady ParE / RelE“. Molekulární mikrobiologie. 77 (1): 236–51. doi:10.1111 / j.1365-2958.2010.07207.x. PMC  2907451. PMID  20487277. (vyžadováno předplatné)
  62. ^ Singletary LA, Gibson JL, Tanner EJ, McKenzie GJ, Lee PL, Gonzalez C, Rosenberg SM (prosinec 2009). „Systém toxin-antitoxin typu 2 regulovaný SOS“. Journal of Bacteriology. 191 (24): 7456–65. doi:10.1128 / JB.00963-09. PMC  2786605. PMID  19837801.
  63. ^ Jørgensen MG, Pandey DP, Jaskolska M, Gerdes K (únor 2009). „HicA z Escherichia coli definuje novou rodinu překladově nezávislých mRNA interferáz v bakteriích a archaeách“. Journal of Bacteriology. 191 (4): 1191–9. doi:10.1128 / JB.01013-08. PMC  2631989. PMID  19060138.
  64. ^ Jurėnas D, Chatterjee S, Konijnenberg A, Sobott F, Droogmans L, Garcia-Pino A, Van Melderen L (červen 2017). "fMet" (PDF). Přírodní chemická biologie. 13 (6): 640–646. doi:10.1038 / nchembio.2346. PMID  28369041.
  65. ^ Blower TR, Fineran PC, Johnson MJ, Toth IK, Humphreys DP, Salmond GP (říjen 2009). "Mutageneze a funkční charakterizace RNA a proteinových složek toxinové abortivní infekce a toxin-antitoxinového lokusu Erwinie". Journal of Bacteriology. 191 (19): 6029–39. doi:10.1128 / JB.00720-09. PMC  2747886. PMID  19633081.
  66. ^ Blower TR, Pei XY, Short FL, Fineran PC, Humphreys DP, Luisi BF, Salmond GP (únor 2011). „Zpracovaná nekódující RNA reguluje altruistický bakteriální antivirový systém“. Přírodní strukturní a molekulární biologie. 18 (2): 185–90. doi:10.1038 / nsmb.1981. PMC  4612426. PMID  21240270.
  67. ^ Brown JM, Shaw KJ (listopad 2003). „Nová rodina genových párů toxinu a antitoxinu pro Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 185 (22): 6600–8. doi:10.1128 / jb.185.22.6600-6608.2003. PMC  262102. PMID  14594833.
  68. ^ Jankevicius G, Ariza A, Ahel M, Ahel I (prosinec 2016). „Systém toxin-antitoxin DarTG katalyzuje reverzibilní ADP-ribosylaci DNA“. Molekulární buňka. 64 (6): 1109–1116. doi:10.1016 / j.molcel.2016.11.014. PMC  5179494. PMID  27939941.
  69. ^ Wang X, Lord DM, Hong SH, Peti W, Benedik MJ, Page R, Wood TK (červen 2013). "Toxin / antitoxin typu II MqsR / MqsA kontroluje toxin / antitoxin typu V GhoT / GhoS". Mikrobiologie prostředí. 15 (6): 1734–44. doi:10.1111/1462-2920.12063. PMC  3620836. PMID  23289863.
  70. ^ Aakre CD, Phung TN, Huang D, Laub MT (prosinec 2013). „Bakteriální toxin inhibuje prodloužení replikace DNA přímou interakcí s β posuvnou svorkou“. Molekulární buňka. 52 (5): 617–28. doi:10.1016 / j.molcel.2013.10.014. PMC  3918436. PMID  24239291.
  71. ^ Wu K, Jahng D, Wood TK (1994). "Vliv teploty a rychlosti růstu na lokus zabijáka hok / sok pro zvýšenou stabilitu plazmidu". Pokrok v biotechnologii. 10 (6): 621–9. doi:10.1021 / bp00030a600. PMID  7765697.
  72. ^ Pecota DC, Kim CS, Wu K, Gerdes K, Wood TK (květen 1997). "Kombinace hok / sok, parDE a pnd postsegregačních zabijáckých lokusů ke zvýšení stability plazmidu". Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 63 (5): 1917–24. doi:10.1128 / AEM.63.5.1917-1924.1997. PMC  168483. PMID  9143123.
  73. ^ A b Gerdes K, Christensen SK, Løbner-Olesen A (květen 2005). "Prokaryotický toxin-antitoxinový stresový lokus". Recenze přírody. Mikrobiologie. 3 (5): 371–82. doi:10.1038 / nrmicro1147. PMID  15864262.
  74. ^ A b Bernard P, Gabant P, Bahassi EM, Couturier M (říjen 1994). "Pozitivní selekční vektory využívající F plasmidový ccdB zabijácký gen". Gen. 148 (1): 71–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90235-6. PMID  7926841.
  75. ^ Torres B, Jaenecke S, Timmis KN, García JL, Díaz E (prosinec 2003). „Duální letální systém pro zvýšení zadržování rekombinantních mikroorganismů“. Mikrobiologie. 149 (Pt 12): 3595–601. doi:10,1099 / mic. 0,26618-0. PMID  14663091.

externí odkazy

  • RASTA - Rychlé automatické skenování toxinů a antitoxinů v bakteriích