The Toxin-Antitoxin System DarTG Catalyzes Reversible ADP-Ribosylation of DNA.
The Toxin-Antitoxin System DarTG Catalyzes Reversible ADP-Ribosylation of DNA.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2016.11.014
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发表时间：
2016-12-15
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Ahel, Ivan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jankevicius, Gytis;Ariza, Antonio;Ahel, Marijan;Ahel, Ivan
毒素-抗毒素（TA）系统的发现和研究有助于我们进一步了解原核生物用于调节与一般应激反应相关的细胞过程的策略，如防御噬菌体、生长控制、生物膜形成、持久性和程序性细胞死亡。在这里，我们确定并表征了在各种细菌中发现的TA系统，包括全球病原体结核分枝杆菌。系统毒素（DarT）是一个未知功能域（DUF） 4433，抗毒素（DarG）是一个大结构域蛋白。我们证明DarT是一种酶，通过一种称为adp -核糖基化的核苷酸型修饰，以序列特异性的方式特异性修饰单链DNA上的胸苷嘧啶。我们还证明了这种修改可以被DarG删除。我们的研究结果提供了一个可逆DNA adp -核糖基化的例子，我们预计通过靶向这种酶-酶TA系统在细菌病原体（如结核分枝杆菌）中的潜在治疗效果。DarTG是一种毒素-抗毒素模块DarT (DUF4433) adp -核糖基化胸苷在ssDNA上以序列特异性的方式，DarG（大结构域）逆转DarT催化的DNA adp -核糖基化DarTG活性在结核分枝杆菌毒素-抗毒素系统中是保守的，是细菌生存的重要调节因子。Jankevicius等人对DarTG进行了结构和生化分析，并确定了其在DNA可逆adp核糖基化中的作用。他们的发现可能会导致生物技术的新发展和对抗细菌感染的治疗机会。
The discovery and study of toxin-antitoxin (TA) systems helps us advance our understanding of the strategies prokaryotes employ to regulate cellular processes related to the general stress response, such as defense against phages, growth control, biofilm formation, persistence, and programmed cell death. Here we identify and characterize a TA system found in various bacteria, including the global pathogen Mycobacterium tuberculosis. The toxin of the system (DarT) is a domain of unknown function (DUF) 4433, and the antitoxin (DarG) a macrodomain protein. We demonstrate that DarT is an enzyme that specifically modifies thymidines on single-stranded DNA in a sequence-specific manner by a nucleotide-type modification called ADP-ribosylation. We also show that this modification can be removed by DarG. Our results provide an example of reversible DNA ADP-ribosylation, and we anticipate potential therapeutic benefits by targeting this enzyme-enzyme TA system in bacterial pathogens such as M. tuberculosis. DarTG is a toxin-antitoxin module DarT (DUF4433) ADP-ribosylates thymidines on ssDNA in a sequence-specific manner DarG (macrodomain) reverses DarT-catalyzed DNA ADP-ribosylation DarTG activities are conserved in Mycobacterium tuberculosis Toxin-antitoxin systems are important regulators of bacterial survival. Jankevicius et al. present a structural and biochemical analysis of DarTG and identify its role in reversible ADP-ribosylation of DNA. Their findings may lead to new developments in biotechnology and therapeutic opportunities in the fight against bacterial infections.
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