中毒モジュール

依存モジュールは毒素-抗毒素システムです。それぞれが、安定した毒素と毒素の致死作用を妨げる不安定な抗毒素という 2 つの成分を指定する1 組の遺伝子で構成されています。依存モジュールは、コピー数の少ないプラスミド上の大腸菌で最初に発見され、分離後殺傷効果と呼ばれるプロセスに関与しています。細菌がこれらのプラスミド (または他の染色体外要素) を失うと、不安定な抗毒素はより安定した毒素よりも速く分解されるため、治癒した細胞が選択的に殺されます。細胞が抗毒素のde novo 合成に依存して生存するため、「依存」という用語が使用されています。したがって、依存モジュールは染色体外要素の安定性の維持に関与しています。

タンパク質中毒モジュールは、RNA や他の方法ではなく、タンパク質を毒素および抗毒素として使用します。既知のタンパク質中毒モジュールはすべて、毒素遺伝子に対する抗毒素遺伝子の配置、抗毒素による毒素中和の方法、抗毒素または毒素:抗毒素複合体による中毒モジュールの自動調節など、同様の共通の特性を持っています。

タンパク質ベースの依存モジュールでは、毒素と抗毒素をコードする遺伝子は互いに隣接しており、1 つのオペロンの下で継続的に発現しています。依存モジュールが存在する場合に宿主の生存を確保するには、毒素よりも多くの抗毒素が生成される必要があります (抗毒素分子の寿命が短いことに対抗するため)。毒素と抗毒素の安全な比率は、この過剰発現と、毒素遺伝子の上流に抗毒素をコードする遺伝子をコードさせることによって少なくとも部分的に維持され、その結果、抗毒素が毒素を直ちに中和するために利用できるようになります。抗毒素遺伝子のこの上流配置は、すべてのタンパク質依存モジュールに見られます。さらに、依存モジュール全体の転写は、毒素:抗毒素複合体の形成によって負に自動制御されることがよくあります (つまり、その産物の存在により転写速度が低下します)。

抗毒素は、細胞内にすでに存在するプロテアーゼによって分解されるため、一般的に毒素よりも安定性が低くなります。たとえば、ccdAB タンパク質中毒モジュールでは、 Lonプロテアーゼ [1] が抗毒素を分解しますが、酸化されたミトコンドリア産物の分解など、無関係なタンパク質分解の役割も数多く果たします。これは、これらの中毒分子の発達が既存の細胞ユーティリティを「利用」したことを示している可能性があります。タンパク質中毒モジュールの抗毒素は、毒素に直接結合してその作用モードを妨げることによって機能します。抗毒素が毒素に結合すると、毒素は通常は抗毒素を分解する役割を担うプロテアーゼによる分解を妨げ、個々の毒素分子の中和を維持します。

アンチセンス RNA 型中毒モジュールは、少なくとも部分的に「アンチセンス」である (相補的な塩基対エンコードを持つ) RNA の調節鎖を使用して毒素 RNA に結合し、毒素の翻訳を防止します。このアンチセンス RNA 分子は、上記のタンパク質同等物と同様に抗毒素の役割を果たしており、同様に阻害する毒素 mRNA よりも速い速度で分解されます。さらに、抗毒素 RNA の転写は、機能する中毒モジュールを持つ細胞で過剰な抗毒素を確保する 強力なプロモーターによって大幅にアップレギュレーションされます。

• Hok/Sok システム: Sok (宿主殺傷抑制) RNAの転写により、hok (宿主殺傷)毒素 RNAのオープン リーディング フレームと重複する領域に結合できるようになります。
• パー安定性決定因子: 2 つの小さな RNA が、遺伝子の反対側の端から双方向ターミネーターに向かって同時に転写されます。2 つの産物、RNA I (毒素) と RNA II (抗毒素) は、すぐに安定した複合体を形成し、RNA II がRNA I のリボソーム結合部位に結合 (および閉塞) して、RNA I の翻訳を防ぎ、毒素の生成を防ぎます。

• hok/sok システム、依存症モジュールの例
• プラスミド媒介耐性

Engelberg-Kulka, Hanna; Gad Glaser (1999 年 10 月)。「細菌培養における中毒モジュールとプログラム細胞死および抗細胞死」。Annual Review of Microbiology。53。Annual Reviews : 43–70。doi : 10.1146 /annurev.micro.53.1.43。PMID 10547685  。

Shokeen, Sonia; Greenfield, Tony J; Ehli, Erik A; Rasmussen, Jessica; Perrault, Brian E; Weaver, Keith E. (2009 年 3 月)。「分子内上流ヘリックスにより、Enterococcus faecalis の毒素をコードする RNA の安定性が確保される」。Journal of  Bacteriology . 191 ( 5)。American Society for Microbiology: 1528–1536。doi : 10.1128/JB.01316-08。PMC 2648210。PMID  19103923。