El sistema de toxina-antitoxina SymE-SymR consta de una pequeña toxina endonucleasa simbiótica , SymE, y una antitoxina de ARN simbiótica de ARN no codificante , SymR, que inhibe la traducción de SymE. [1] SymE-SymR es un sistema de toxina-antitoxina de tipo I y está regulado por la antitoxina, SymR. [2] Se cree que el complejo SymE-SymR juega un papel importante en el reciclaje de ARN y ADN dañados . [1] La relación y las estructuras correspondientes de SymE y SymR proporcionan información sobre el mecanismo de toxicidad y el papel general en los sistemas procariotas.
SymR originalmente se etiquetó como RyjC y es un ARN de 77 nucleótidos (nt) con un promotor σ 70 . Se encontró que RyjC solapaba el marco de lectura abierto yjiW en la hebra opuesta en 6 nt, y se caracterizó como un ARN antisentido que se unía a la región no traducida 5 ' de yjiW . [3] Estudios posteriores llevaron al cambio de nombre de yjiW y RyjC a SymE (gen yjiW inducido por SOS con similitud con MazE ) y SymR, respectivamente. [1] A pesar de las similitudes con la superfamilia AbrB, la familia SymE se ha encontrado exclusivamente en proteobacterias. [1]
El ARN antisentido de SymR se transcribe 3 nt detrás del codón de inicio SymE, razón por la cual el promotor SymR se considera incrustado dentro del codón SymE . [2] Como resultado, SymR bloquea la traducción de ARN de SymE por unión antisentido, lo que sugiere que esto finalmente conduce a la degradación del ARNm de SymR. [4] El análisis de aminoácidos ha concluido que SymE puede haber evolucionado hasta convertirse en una proteína de escisión de ARN que exhibe un comportamiento similar a una toxina debido a factores de transcripción o antitoxinas . [2]A diferencia de otros sistemas comunes de toxina-antitoxina, la antitoxina SymR es más estable que la toxina SymE. [1]
Tras el daño del ADN , la respuesta SOS reprime la transcripción del ARN SymR, lo que permite que la toxina SymE degrade el ARNm potencialmente dañado hasta que se haya reparado el ADN . [1] Por el contrario, SymE está fuertemente reprimido por los sitios de unión del represor LexA , SymR y la proteasa Lon . [2] Estos tres factores están presentes en múltiples niveles en los que LexA participa en la regulación negativa de la transcripción , el ARN SymR está involucrado en la regulación negativa de la traducción y la proteasa Lon está involucrada en la degradación de proteínas . [1] [2]El grado de represión de SymE depende del poder aditivo de la proteasa LexA, SymR y Lon. [2] En general, la síntesis de SymE es lenta ya que su actividad depende en gran medida de las proteínas reparadoras del ADN. [2] En el entorno celular, la mitomicina C daña el ADN, lo que conduce a una sobreexpresión del ARNm de SymE para iniciar la reparación del ADN. [5]
La sobreexpresión de SymE demostró efectos negativos sobre el crecimiento de células formadoras de colonias cuando se probó in vitro . [1] SymE exhibe su toxicidad al reprimir la traducción global dentro de la célula , escindiendo el ARNm de manera similar a MazF , otra toxina. [6] Los experimentos de transferencia Northern cuantitativos mostraron que el ARN de SymR está presente en las células a 10 veces la concentración de ARNm de SymE (0,02 fmol μg -1 y 0,2 fmol μg -1 ). [1]
La toxina SymE consta de 113 aminoácidos . [5] Al evaluar la secuencia de aminoácidos y la estructura terciaria de SymE, se encontraron fuertes similitudes que se asemejan a la superfamilia AbrB . [1] Esta superfamilia funciona principalmente como factores de transcripción o antitoxinas ; Sin embargo, la similitud de SymE con la secuencia primaria y la estructura terciaria de la superfamilia AbrB sugiere que las proteínas SymE experimentaron un cambio evolutivo desde un factor de transcripción o antitoxina.a una proteína de asociación de ARN que exhibe comportamiento de toxina. [1] Entre la estructura de la proteína de la superfamilia AbrB y la estructura de la proteína SymE, hay varios residuos hidrófobos clave que están altamente conservados en la hélice -en el centro de la proteína, así como en la hebra -1. [1] A pesar de estas similitudes clave, SymE exhibe residuos polares que no se encuentran en la estructura general de la superfamilia AbrB, lo que indica que estos residuos pueden tener un papel en la capacidad de escisión del ARN de SymE. [1] α {\ Displaystyle \ alpha} β {\ Displaystyle \ beta}