Participación del sistema toxina-antitoxina de pUM505 en el crecimiento celular y la estabilidad de plásmidos

Abstract

The pUM505 plasmid of Pseudomonas aeruginosa contains the orfs 123 and 124 that encode a probable toxin-antitoxin system (TA). TA systems are small genetic elements composed by a gene encoding a toxin and a gene encoding an antitoxin. It has been described that TA systemsare involved in the stability of plasmids during cell division. When the orfs 123 and 124 were cloned into plasmid pJET and transferred to Escherichia coli, bacterial viability was higher compared to that observed in the E. coli transformants with pJET empty vector. Coupled with this overexpression of the ORF123 protein caused growth inhibition of E. coli. This suggested that the orfs 123 and 124 of pUM505 plasmid encode a TA system and the ORF123 protein may be a toxin which affects cell viability.In order to determine whether the orfs 123 and 124 increase the maintenance of plasmids and therefore its stability, the presence of recombinant plasmid pJET_orf123-124 in colonies obtained during consecutive subculturesin medium without selective pressure was analyzed.The results showed that the plasmid pJET_orf123-124 is maintained until six subculture,in contrast the pJET vector was lost in the subculture two.Moreover it was found that when expression was of the ORF123 protein increased also growth inhibition of E. coli increased.This indicates that the protein ORF123 exerts a toxic effect on the cells and suppressed cell growth suggesting that this corresponds to the toxin module likely of a TA system TA encoded in the plasmid pUM505.

El plásmido pUM505 de Pseudomonas aeruginosa contiene los orfs123 y 124 que codifican a un probable sistema Toxina-Antitoxina (TA). Los sistemas TA son elementos genéticos pequeños compuestos por un gen que codifica para una toxina y un gen que codifica para una antitoxina. Se ha descrito que los sistemas TA están involucrados en la estabilidad de plásmidos durante la división celular. Cuando los orfs123 y 124 fueron clonados en el plásmido pJET y transferidos a Escherichia coli la viabilidad de las bacterias fue mayor en comparación con lo observado en las transformantes de E. coli con el vector pJET vacío. Aunado a esto la sobreexpresión de la proteína ORF123 causo la inhibición del crecimiento de E. coli. Eso sugirió que los orfs 123 y 124 del plásmido pUM505 codifican a un sistema TA y que la proteína ORF123 podría ser una toxina que afecta la viabilidad celular. Con el propósito de determinar si los orfs 123 y 124 incrementan el mantenimiento plásmidos y por ende su estabilidad, se analizó la presencia del plásmido recombinante pJET_orf123-124 de las colonias obtenidas durante resiembras consecutivas en medio sin presión selectiva. Los resultados mostraron que el plásmido pJET_orf123-124 se mantiene hasta la resiembra seis a diferencia del vector pJET el cual se pierde a partir de la resiembra dos. Por otra parte se determinó que conforme se aumenta la expresión de la proteína ORF123 también se incrementa la inhibición del crecimiento de E. coli. Esto sugiere que la proteína ORF123 ejerce un efecto tóxico en las células reprimiendo el crecimiento celular y sugiere que éste corresponde al módulo toxina del probable sistema TA codificado en el plásmido pUM505.