VapBC - vapBC - Wikipedia

Krystalografické terciární struktura PIN domény toxinu VapC.

VapBC (virulence asociované proteiny B a C) je největší rodina typu II toxin-antitoxinový systém genetické loci v prokaryoty.[1] VapBC operony se skládají ze dvou genů: VapC kóduje jedovatý PilT N-konec (PIN) doména a VapB kóduje odpovídající antitoxin.[2] Toxiny v této rodině jsou považovány za účinné RNA štěpení, které je inhibováno koexpresí antitoxinu, analogickým způsobem jako jed a protijed.

Poprvé objevené v roce 1992 se nyní předpokládá, že lokusy vapBC tvoří přibližně 37–42% všech toxin-antitoxinových systémů typu II.[3][4]

Objev

Po objevech dalších dvou toxin-antitoxinových systémů typu II[5][6] první vapBC systém, který má být charakterizován, byl nalezen v Salmonella dublin kmen G19 v roce 1992.[7] Byl charakterizován jako systém zajišťující to všechno dceřiné buňky obsahoval kopii plazmidu kódujícího lokus vapBC. Dvě složky tohoto plazmidového systému byly původně pojmenovány vagC a vagD (gen spojený s virulencí) pro toxinové a antitoxinové geny. VagC bylo předpovězeno, že kóduje 12kDa polypeptid, zatímco vagD kódoval menší 10kDa protein.[7] Jejich otevřené čtecí rámce bylo zjištěno, že se překrývají jediným nukleotid; což naznačuje, že byly přeloženy společně a konstantní molární poměr.[8]

Rozdělení

VapBC operony byly nalezeny u vzdálených příbuzných prokaryot, včetně patogenů Leptospira interrogans,[9] Mycobacterium tuberculosis[10] a Piscirickettsia salmonis.[11] Lokusy byly popsány jako „překvapivě hojné, zejména v Archaei“[12]—Členové rodinyvapBC tvořili 37% všech rodin TA identifikovaných jedním bioinformatickým vyhledáváním[3] a 42% z těch, které našel jiný.[4]

Bioinformatika vyhledávání objevila vapBC homology na obou chromozomy a plazmidy a často na vysoké číslo kopie na buňku. Méně časté jsou však v firmicutes a sinice.[3] Genomy s vysokým počtem lokusů vapBC zahrnují: M. tuberculosis s 45 předpokládanými lokusy;[10] S.tokodaii s 25;[4] S.solfataricus s 23[4] a Sinorhizobium meliloti s 21.[10]

Funkce

Navrhovaná konsensuální sekundární struktura a primární sekvence pro cíle toxinu vapC.[13]

Toxiny VapC, konkrétně domény PIN, fungují jako ribonukleázy ve štěpení RNA molekuly, čímž se snižuje rychlost translace.[10][14] V bakteriích Shigella flexneri a Salmonella enterica Bylo prokázáno, že toxiny VapC provádějí specifické štěpení a tRNA, ale u jiných bakterií může být štěpení RNA méně specifické.[15] Předpokládá se, že specificita aktivity RNázy zprostředkované VapC je ovlivněna jak primární sekvencí cílového, tak sekundárními strukturálními motivy.[16]

VapC je silně inhibován přímou interakcí proteinů s VapB, jeho příbuzným antitoxinem. Předpokládá se, že komplex toxin-antitoxin autoreguluje svůj vlastní operon a potlačuje transkripci obou složek přes doménu vázající DNA ve VapB.[17]

V některých organismech byly lokusům vapBC přiřazeny další potenciální funkce. V hypertermofilní archaean Sulfolobus solfataricus například se předpokládá, že reguluje kazetu s genem vapBC tepelný šok Odezva.[2]

Viz také

Reference

  1. ^ Robson, Jennifer; McKenzie, Joanna L .; Cursons, Ray; Cook, Gregory M .; Arcus, Vickery L. (17. července 2009). „VapBC operon z Mycobacterium smegmatis je autoregulovaný toxin-antitoxinový modul, který řídí růst prostřednictvím inhibice translace.“ Journal of Molecular Biology. 390 (3): 353–367. doi:10.1016 / j.jmb.2009.05.006. PMID  19445953.
  2. ^ A b Cooper, ČR; Daugherty, AJ; Tachdjian, S; Blum, PH; Kelly, RM (únor 2009). „Role lokusů vapBC toxin-antitoxin v reakci tepelného stresu na Sulfolobus solfataricus“. Transakce s biochemickou společností. 37 (Pt 1): 123–6. doi:10.1042 / BST0370123. PMC  2919284. PMID  19143615.
  3. ^ A b C Sevin, Emeric W; Barloy-Hubler, Frédérique (1. ledna 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.
  4. ^ A b C d Pandey, D. P .; Gerdes, K (18. února 2005). „Toxin-antitoxinové lokusy jsou ve velkém množství volně žijící, ale ztraceny z prokaryot spojených s hostitelem“. Výzkum nukleových kyselin. 33 (3): 966–976. doi:10.1093 / nar / gki201. PMC  549392. PMID  15718296.
  5. ^ Ogura, T; Hiraga, S (srpen 1983). „Mini-F plasmidové geny, které spojují dělení hostitelských buněk s proliferací plazmidu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 80 (15): 4784–8. doi:10.1073 / pnas.80.15.4784. PMC  384129. PMID  6308648.
  6. ^ Bravo, A; de Torrontegui, G; Díaz, R (listopad 1987). "Identifikace složek nového systému stability plazmidu R1, ParD, který je blízký počátku replikace tohoto plazmidu". Molekulární a obecná genetika: MGG. 210 (1): 101–10. doi:10.1007 / bf00337764. PMID  3323833.
  7. ^ A b Pullinger, GD; Lax, AJ (červen 1992). „Místo plazmidu virulence Salmonella dublin, které ovlivňuje růst bakterií za podmínek omezených na živiny“. Molekulární mikrobiologie. 6 (12): 1631–43. doi:10.1111 / j.1365-2958.1992.tb00888.x. PMID  1495391.
  8. ^ Das, A; Yanofsky, C (1989-11-25). „Obnova překrývajícího se překrytí stop-start obnovuje translační kopulaci u mutantního páru genů trpB'-trpA tryptofanového operonu Escherichia coli“. Výzkum nukleových kyselin. 17 (22): 9333–40. doi:10.1093 / nar / 17.22.9333. PMC  335135. PMID  2685759.
  9. ^ Zhang, YX; Li, J; Guo, XK; Wu, C; Bi, B; Ren, SX; Wu, CF; Zhao, GP (červen 2004). „Charakterizace nového toxin-antitoxinového modulu, VapBC, kódovaného chromozomem Leptospira interrogans“. Cell Research. 14 (3): 208–16. doi:10.1038 / sj.cr.7290221. PMID  15225414.
  10. ^ A b C d Arcus, V. L .; McKenzie, J. L .; Robson, J .; Cook, G. M. (29. října 2010). „Ribonukleázy v doméně PIN a prokaryotické pole toxin-antitoxin VapBC“. Návrh a výběr proteinového inženýrství. 24 (1–2): 33–40. doi:10,1093 / protein / gzq081. PMID  21036780.
  11. ^ Gómez, FA; Cárdenas, C; Henríquez, V; Marshall, SH (duben 2011). "Charakterizace funkčního toxin-antitoxinového modulu v genomu rybího patogenu Piscirickettsia salmonis". Mikrobiologické dopisy FEMS. 317 (1): 83–92. doi:10.1111 / j.1574-6968.2011.02218.x. PMID  21241361.
  12. ^ 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.
  13. ^ McKenzie, JL; Robson, J; Berney, M; Smith, TC; Ruthe, A; Gardner, PP; Arcus, VL; Cook, GM (květen 2012). „Modul toxinu a antitoxinu VapBC je posttranskripční regulátor metabolického toku v mykobakteriích“. Journal of Bacteriology. 194 (9): 2189–204. doi:10.1128 / jb.06790-11. PMC  3347065. PMID  22366418.
  14. ^ Van Melderen, Laurence (1. prosince 2010). „Systémy toxin-antitoxin: proč tolik, na co?“. Současný názor v mikrobiologii. 13 (6): 781–785. doi:10.1016 / j.mib.2010.10.006. PMID  21041110.
  15. ^ Winther, K. S .; Gerdes, K. (18. dubna 2011). „Protein VapC spojený s enterickou virulencí inhibuje translaci štěpením iniciátorové tRNA“. Sborník Národní akademie věd. 108 (18): 7403–7407. doi:10.1073 / pnas.1019587108. PMC  3088637. PMID  21502523.
  16. ^ Sharrock, A.V. (2013) Charakterizace toxin-antitoxinů VapBC z Mycobacterium tuberculosis. Nepublikovaná diplomová práce, University of Waikato, Hamilton, Nový Zéland http://hdl.handle.net/10289/7935
  17. ^ Miallau, L .; Faller, M .; Chiang, J .; Arbing, M .; Guo, F .; Cascio, D .; Eisenberg, D. (4. listopadu 2008). „Struktura a navrhovaná aktivita člena rodiny VapBC systémů toxin-antitoxin: VapBC-5 od Mycobacterium tuberculosis". Journal of Biological Chemistry. 284 (1): 276–283. doi:10,1074 / jbc.M805061200. PMC  2610494. PMID  18952600.

Další čtení

externí odkazy