Sistema toxina-antitoxina
(A) The vertical gene transfer of a toxin-antitoxin system. (B) Horizontal gene transfer of a toxin-antitoxin system. PSK stands for post-segregational killing and TA represents a locus encoding a toxin and an antitoxin.[1]
Un sistema toxina-antitoxina es un conjunto de dos o más genes unidos, que codifican para una proteína 'veneno' y su 'antídoto' correspondiente. Cuando estos sistemas se encuentran en plásmidos –elementos genéticos transferibles– aseguran que únicamente las células hijas que heredan el plásmido sobrevivan después de la división celular. Si el plásmido está ausente en una célula hija, la antitoxina 'inestable' se degrada y la proteína tóxica 'estable' ataca y elimina a la nueva célula; esto es conocido como 'exterminio post - segrgacionista' (PSK).[2][3] Los sistemas toxinas-antitoxinas se encuentran distribuidos extensamente en procariontes y los organismos normalmente los contienen en diferentes copias.[4][5]
Los sistemas toxina-antitoxina se clasifiican de acuerdo a cómo la antitoxina neutraliza la toxina. En el sistema tipo I toxina-antitoxina, la traducción del ARN mensajero( ARNm) que codifica la toxina es inhibida por la unión de un pequeño ARN no-codificante de la antitoxina al ARNm. La proteína toxina en una sistema tipo II es inhibida post-traducción por la unión de otra proteína antitoxina. Un ejemplo del sistema tipo III toxina-antitoxina se describe cuando una proteína toxina se une directamente por una molécula de ARN.[6] Los genes toxina-antioxina normalmente ser transfieren a través de una transferencia genética horizontal [7] y se asocian con bacterias patógenas, ya que se han encontrado en plásmidos con resistencia a antibióticos y virulencia.[1]
También existen los sistemas cromosómicos de toxina-antitoxina, algunos de los cuales desempeñan funciones como respuesta al estrés, provocando una detención del ciclo celular and provocando la muerte programada de las células.[1][8]
En términos evolutivos, los sistemas toxina-antitoxina pueden ser considerados ADN egoísta ya que el propósito de los sistemas implica la replicación sin importar sin esto beneficia al huésped o no. 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.[9] Los sistemas toxina-antitoxina tienen varias aplicaciones biotecnológicas, como un método para mantener a los plásmidos en las líneas celulares, objetivos para los antibióticos y como vecotres positivos de selección.[10]
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