El sistema toxina-antitoxina TisB-IstR es el primer sistema toxina-antitoxina conocido que es inducido por la respuesta SOS en respuesta al daño del ADN . [1]
El ARNm IstR ( inhibidor de la toxicidad inducida por SO2S por ARN ) es una familia de ARN no codificante identificado por primera vez en Escherichia coli . Hay dos ARN pequeños codificados por el locus IstR : IstR-1 e IstR-2, de los cuales el IstR-1 funciona como antitoxina contra la proteína tóxica TisB ( toxicidad inducida por SO2S B ) que está codificada por el gen vecino tisAB . [ 2 ] El IstR-1 es una transcripción de 75 nucleótidos expresada constitutivamente durante el crecimiento , mientras que el IstR-2 es una transcripción de 140 nucleótidos inducida por Mitomicina C (MMC). Se cree que tanto el IstR-2 como el tisAB están regulados por LexA, mientras que el IstR-1 se transcribe constitutivamente. [1]
El análisis de deleción confirmó la función de IstR; la cepa K-12 de E. coli no podía crecer en ausencia de IstR cuando estaba presente tisAB . La inserción de genes IstR en un plásmido permitió que las bacterias crecieran normalmente. Estudios posteriores demostraron que la expresión de IstR-1 por sí sola es suficiente para remediar los efectos tóxicos de TisB. [1] IstR-2 no está involucrado en la regulación de tisAB . [2]
El locus tisAB codifica dos genes: tisA y tisB . Se demostró mediante un ensayo de traducción que el marco de lectura tisA no se traduce. [2] Su secuencia no se conserva en las distintas especies. TisB es un péptido de 29 aminoácidos ampliamente conservado en enterobacterias . TisB es responsable de conferir toxicidad a través de una presunta disrupción de la membrana . [1] [2] Tras la traducción del gen tisB , se produce un ARNm de transcripción primaria inactiva +1, que debe procesarse endonucleolíticamente 42 nucleótidos desde el extremo 5' para producir un ARNm competente para la traducción +42. [3] [4] En la forma +42, el ARNm tiene un sitio de carga/espera del ribosoma en una región no estructurada >80 nt aguas arriba del sitio de unión del ribosoma tisB , lo que permite la traducción de la proteína TisB. Este sitio de reserva no está disponible estructuralmente en las formas inactivas del ARNm tisB (la forma +1 y la forma +106 producidas por la escisión de la ARNasa III). [3]
Se cree que el IstR-1 inhibe la traducción de la toxina TisB y promueve la escisión por la ARNasa III del dúplex de ARN formado cuando el IstR-1 se empareja con el ARNm de tisB . Se cree que la unión de la secuencia complementaria del ARNm de istR-1 al ARNm de tisB en el sitio de reserva del ribosoma evita la carga de los ribosomas y, por lo tanto, evita la traducción de la proteína TisB. [5] Un análisis RACE confirmó que el IstR-1 se une al ARNm de TisB y que el dúplex es degradado por la ARNasa III . [6] La degradación da como resultado una forma +106, una transcripción inactiva de 249 nt que no se puede traducir . [1]
La función propuesta de este sistema toxina-antitoxina es provocar la detención del crecimiento, en lugar de la muerte celular, en respuesta al daño del ADN, lo que da tiempo para que se produzcan los procesos de reparación. La traducción de TisB está bajo el control de LexA, por lo que es inducida por el daño del ADN como parte de la respuesta SOS . [3] En condiciones normales, se sintetiza muy poco ARNm de tisB y se inhibe la traducción, pero cuando se produce un daño del ADN, se induce fuertemente tisAB , lo que provoca una sobreexpresión, que anula la inhibición al agotar el grupo de IstR-1. [2]
Los datos experimentales han demostrado que los efectos de TisB son disminuciones en la transcripción, traducción y replicación, degradación del ARN y desmontaje de ribosomas. TisB no afecta la transcripción y la traducción directamente in vitro , por lo que se cree que estos efectos son consecuencias posteriores del daño de la membrana. [4]
Se cree que la inserción de TisB en la membrana produce una pérdida del potencial de membrana . Esto podría explicar una disminución de la concentración de ATP en las células tras la activación de la respuesta SOS, lo que provoca una ralentización de los procesos celulares y una inhibición del crecimiento celular. [4] Además, se ha sugerido que TisB puede tener un papel en la estabilización del estado de persistencia bacteriana después del tratamiento de Escherichia coli con fluoroquinolonas. [7]