Un sistema toxina-antitoxina es un conjunto de dos o más genes unidos, que codifican para una proteína 'veneno' y su 'antídoto' correspondiente.
[2][3] Los sistemas toxinas-antitoxinas se encuentran distribuidos extensamente en procariontes y los organismos normalmente los contienen en diferentes copias.
Algunos han propuesto teorías adaptativas para explicar la evolución de los sistemas toxina-antitoxina; por ejemplo, los sistemas cromosómicos toxina-antitoxina pudieron haber evolucionado para prevenir la herencia de grandes deleciones del genoma huésped.
Se han propuesto teorías que el loci de toxina-antitoxina sirve únicamente para mantener el ADN propio, a expensas del organismo huésped.
Esto es un ejemplo de altruismo y como las colonias bacterianas se parecen a organismos multicelulares.
[12] Otra teoría establece que los sistemas cromosómicos toxina-antitoxina están diseñados parar ser bacteriostáticos en vez de bactericida.
Ha sido sugerido que M. xanthus ha tomado el sistema toxina-antitoxina, reemplazando la antitoxina por su propio control molecular para regular su desarrollo.
En el caso del sistema hok/sok, adempas de la toxina hok y la antitoxina sok hay un tercer gen, llamado mok.
[28] En este sistema, una proteína lábil antitoxina se une fuertemente e inhibe la actividad de una toxina estable.
Estas proteínas están formadas por alrededor de 100 aminoácidos,[28] y exhiben toxicidad de diferentes maneras: la proteína CcdB, por ejemplo, afecta la girasa ADN al envenenar la ADN topoisomerasa II[30] mientras que MazF es una endoribonucleasa tóxica que corta ARNms en una secuencia específica.
La proteína MazG interactúa con la GTPasa de E. coli [35] que hidroliza nucleosidos trifosfatos a monofosfatos.
Los sistemas tipo III toxina-antitoxina tienen que ver con la interacción directa entre una proteína tóxica y un RNA antioxina.
ToxN mide alrededor de 170 aminoácidos y se ha demostrados que es tóxico para E. coli.
Una secuencia extra más corta es agregada al gen de interés que activa la antitoxina cuando la isrción ocurre.