依存モジュールは毒素-抗毒素システムです。それぞれが2つの成分、すなわち安定した毒素と、毒素の致死作用を阻害する不安定な抗毒素を特定する遺伝子のペアで構成されています。依存モジュールは、大腸菌の低コピー数プラスミド上で初めて発見され、分離後殺菌効果と呼ばれるプロセスを担っています。細菌がこれらのプラスミド（または他の染色体外要素）を失うと、不安定な抗毒素はより安定した毒素よりも速く分解されるため、治癒した細胞は選択的に死滅します。「依存」という用語は、細胞の生存が抗毒素の新規合成に依存していることに由来します。したがって、依存モジュールは染色体外要素の安定性維持に関与しています。
タンパク質中毒モジュール
タンパク質依存モジュールは、RNAなどの方法とは異なり、タンパク質を毒素および抗毒素として利用します。既知のタンパク質依存モジュールはすべて、毒素遺伝子に対する抗毒素遺伝子の配置、抗毒素による毒素中和の方法、抗毒素または毒素・抗毒素複合体による依存モジュールの自己調節など、類似した共通の特性を有しています。
抗毒素：毒素比の転写制御
タンパク質ベースの依存性モジュールでは、毒素と抗毒素をコードする遺伝子は互いに隣接しており、1つのオペロンの下で継続的に発現されている。依存性モジュールが存在する場合に宿主の生存を確保するには、毒素よりも多くの抗毒素を産生する必要がある（抗毒素分子の寿命が短いことに対抗するため）。毒素と抗毒素の安全な比率は、この過剰発現と、抗毒素をコードする遺伝子を毒素遺伝子の上流にコードさせることで少なくとも部分的に維持され、その結果、抗毒素がすぐに毒素を中和するために利用できるようになる。抗毒素遺伝子のこの上流への配置は、すべてのタンパク質依存性モジュールに見られる。さらに、依存性モジュール全体の転写は、毒素：抗毒素複合体の形成によって負に自己調節されることが多い（つまり、その産物の存在により転写速度が低下する）。
抗毒素分子の特性
抗毒素は、細胞内に既に存在するプロテアーゼによって分解されるため、一般的に毒素よりも安定性が低くなります。例えば、ccdABタンパク質依存モジュールでは、 Lonプロテアーゼ[1]が抗毒素を分解しますが、ミトコンドリアの酸化産物の分解など、無関係なタンパク質分解機能も担っています。これは、これらの依存分子の発達が既存の細胞機能を「利用」していることを示唆している可能性があります。タンパク質依存モジュールにおける抗毒素は、毒素に直接結合し、その作用機序を阻害することで機能します。抗毒素が毒素に結合すると、通常は抗毒素を分解するプロテアーゼによる分解を阻害し、個々の毒素分子の中和状態を維持します。
アンチセンスRNA依存性モジュール
アンチセンスRNA型依存性モジュールは、少なくとも部分的に「アンチセンス」（相補的な塩基対をコードする）であるRNAの調節鎖を用いて毒素RNAに結合し、毒素の翻訳を阻害します。このアンチセンスRNA分子は、前述のタンパク質類似体と同様に抗毒素として機能し、阻害する毒素mRNAよりも速い速度で分解されます。さらに、抗毒素RNAの転写は強力なプロモーターによって著しく促進され、機能する依存性モジュールを持つ細胞内で過剰な抗毒素が確保されます。
例
- Hok/sok システム: sok (宿主殺傷抑制) RNAの転写により、hok (宿主殺傷)毒素 RNAのオープン リーディング フレームと重複する領域に結合できるようになります。
- 安定性決定因子： 2つの小さなRNAが、遺伝子の両端から双方向ターミネーターに向かって同時に転写されます。2つの産物、RNA I（毒素）とRNA II（抗毒素）は直ちに安定な複合体を形成し、RNA IIがRNA Iのリボソーム結合部位に結合（そして閉塞）することで、RNA Iの翻訳が阻害され、毒素の生成が抑制されます。
参照
- hok/sokシステム、依存症モジュールの例
- プラスミド媒介耐性
参考文献
エンゲルバーグ＝クルカ、ハンナ；ガド・グレイザー（1999年10月）「細菌培養における中毒モジュールとプログラム細胞死および抗細胞死」Annual Review of Microbiology 53. Annual Reviews: 43–70 . doi :10.1146/annurev.micro.53.1.43. PMID 10547685.
Shokeen, Sonia; Greenfield, Tony J; Ehli, Erik A; Rasmussen, Jessica; Perrault, Brian E; Weaver, Keith E. (2009年3月). 「分子内上流ヘリックスがEnterococcus faecalisにおける毒素コードRNAの安定性を確保する」. Journal of Bacteriology . 191 (5). American Society for Microbiology: 1528– 1536. doi :10.1128/JB.01316-08. PMC 2648210. PMID 19103923 .
