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hok /sokシステムは、大腸菌のR1プラスミドが使用する分離後の殺菌メカニズムです。これは、プラスミド安定化遺伝子座の特徴付けを通じて特定された最初のI型毒素-抗毒素ペアでした。[1]毒素がパートナータンパク質（II型毒素-抗毒素）ではなく、相補RNAによって中和されるため、I型システムです。[2]
関与する遺伝子
hok/sokシステムには3つの遺伝子が関与している: [3]
| ほっく | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | 翻訳元 | ||||||||
| パム | PF01848 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00481 | ||||||||
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殺害メカニズム
大腸菌が細胞分裂すると、2つの娘細胞が親細胞から長寿命のホク毒素を受け継ぎます。ソク抗毒素の半減期は短いため、娘細胞は少量しか受け継がず、すぐに分解されます。[3]
娘細胞が R1 プラスミドを受け継いでいる場合、sok遺伝子と、高レベルの転写をもたらす強力なプロモーターを受け継いでいます。そのため、R1 陽性細胞では、 Sok 転写産物が Hok mRNA よりかなりモル過剰に存在します。[5] Sok RNA は、 mokの翻訳を阻害することで、間接的にhokの翻訳を阻害します。 sok転写産物がhok mRNA に直接結合する相補領域がありますが(図)、これはShine-Dalgarno 配列を遮りません。代わりに、sok RNA はmokオープンリーディングフレームの翻訳を制御します。これはhokのものとほぼ完全に重複しています。この翻訳カップリングにより、sok RNA はhok mRNAの翻訳を効果的に抑制できます。 [6]
sok転写産物はhok mRNAのリーダー領域と二重鎖を形成し、 RNase IIIによって認識されて分解される。切断産物は非常に不安定で、すぐに分解される。[7]
R1プラスミドのコピーを持たない娘細胞は、継承されたhok mRNAの翻訳を阻害するためのsok抗毒素転写産物をさらに生成する手段を持たないため、死滅する。細胞死はプラスミドの分離後に起こるため、この死滅システムは分離後（PSK）であると言われている[8] 。 [9] [10]
ホク毒素
hok遺伝子は、細胞膜の脱分極によって細胞死を引き起こす52アミノ酸の毒性タンパク質をコードします。[11] [12]これは、細胞溶解前にバクテリオファージによって生成されるホリンタンパク質と同様の方法で機能します。[2] [13]
相同システム
その他のプラスミド
hok/sok ホモログはflmA/B（FlmAはタンパク質毒素、FlmB RNAはアンチセンス調節因子）[14]で示され、 Fプラスミド上に運ばれ、プラスミドの安定性を維持するために同じように機能します。[15] Fプラスミドには、 srnBと呼ばれる別の相同毒素-抗毒素システムが含まれています。[11]
グラム陽性細菌で最初に発見されたI型毒素-抗毒素系は、エンテロコッカス・フェカリスのpAD1プラスミドのRNAI-RNAII系である。ここで、RNAIは毒性タンパク質Fstをコードし、RNAIIは調節sRNAである。[16]
染色体毒素-抗毒素システム
大腸菌K-12株には、hok/sokシステムに相同的に構成された35コドンの短いオープンリーディングフレームをコードする4つの長い直接反復配列（ldr）があります。反復配列の1つは、細胞死を引き起こす毒性タンパク質であるLdrDをコードしています。不安定なアンチセンスRNAレギュレーター（Rd1D）は、LdrD転写産物の翻訳をブロックします。[17]各ldr遺伝子座と重複するmok相同遺伝子も発見されています。[3]
IstR RNAは毒性のあるTisBタンパク質と連携して同様のシステムで機能します。[18]
参照
参考文献
- ^ Gerdes K、Larsen JE、Molin S (1985 年 1 月)。「プラスミド R1 の安定した継承には 2 つの異なる遺伝子座が必要」。J . Bacteriol . 161 (1): 292–8. doi :10.1128/JB.161.1.292-298.1985. PMC 214870. PMID 2981804 。
- ^ ab Hayes F (2003年9月). 「毒素-抗毒素：プラスミド維持、プログラム細胞死、細胞周期停止」. Science . 301 (5639): 1496–9. Bibcode :2003Sci...301.1496H. doi :10.1126/science.1088157. PMID 12970556. S2CID 10028255.
- ^ abc Gerdes K, Wagner EG (2007年4月). 「RNA抗毒素」. Curr. Opin. Microbiol . 10 (2): 117–24. doi :10.1016/j.mib.2007.03.003. PMID 17376733.
- ^ Faridani OR、Nikravesh A、Pandey DP、Gerdes K、Good L (2006)。「天然アンチセンスSok-RNA相互作用の競合阻害は、大腸菌におけるHok介在細胞殺傷を活性化する」。Nucleic Acids Res。34 （20 ）：5915–22。doi ：10.1093/nar/gkl750。PMC 1635323。PMID 17065468。
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さらに読む
- Gerdes K、Gultyaev AP、Franch T、Pedersen K、Mikkelsen ND (1997)。 「アンチセンスRNA制御によるプログラム細胞死」。アンヌ。ジュネ牧師。31：1-31。土井：10.1146/annurev.genet.31.1.1。PMID 9442888。
- Poulsen LK、Larsen NW、Molin S、Andersson P (1989 年 11 月)。「細胞殺傷機能をコードする遺伝子ファミリーは、すべてのグラム陰性細菌で保存されている可能性がある」。Mol . Microbiol . 3 (11): 1463–72. doi :10.1111/j.1365-2958.1989.tb00131.x. PMID 2693900. S2CID 41192501。
- Nagel JH、Gultyaev AP、Gerdes K、Pleij CW ( 1999年 11 月) 。「プラスミド R1 の hok mRNA における準安定構造とリフォールディング速度」。RNA。5 ( 11 ): 1408–18。doi : 10.1017 /S1355838299990805。PMC 1369862。PMID 10580469。2010年 8 月 9 日閲覧。