System toksyna-antytoksyna (ang toxin-antitoxin system – TA) może być kodowany na chromosomach bądź plazmidach. W przypadku występowania tego systemu na plazmidzie bakteryjnym, przekazywany jest on do komórek potomnych. Jednakże w przypadku jego braku, stabilna toksyna zabija komórki bakteryjne w wyniku szybkiej degradacji antytoksyny. TA jest unikalny wśród prokariotów, a w komórkach pełni różnorodne funkcje, m. in.:

• Warunkuje oporność na stres (najczęściej aktywowany w warunkach stresu komórkowego)
• Ochrania przed bakteriofagami doprowadzającymi do śmierci komórek bakteryjnych
• Reguluje tworzenie biofilmu
• Wpływa na programowana śmierć komórki – w przypadku degradacji antytoksyny, cząsteczka toksyny niszczy komórkę bakteryjną, tzw. proces posegregacyjnego zabijania (ang. post-segregational killing – PSK)
• Odgrywa ważną rolę w wytwarzaniu „trwałych” komórek zdolnych do przeżycia przy wysokim stężeniu antybiotyków

Prokariotyczny system toksyna-antytoksyna klasyfikowany jest na 4 grupy:

• Typ I, w którym antytoksyna w postaci małego, niekodującego RNA (sRNA), hamuje degradację mRNA toksyny poprzez działanie RNazy III lub ukrycie sekwencji Shine-Dalgarno (miejsce wiążące rybosomy, zlokalizowane osiem par zasad przed kodonem start). Do przykładów I typu systemu toksyna-antytoksyna należą: hok/sok, ldr/Rdl, tisB/IstR1, ibs/Sib, shoB/OhsC oraz symE/SymR ( E. coli).  Pierwszym tego typu systemem zidentyfikowanym u akterii Gram pozytywnych, był fst/RNAII.
• Typ II, gdzie obie cząsteczki stanowią struktury białkowe. Połączenie obu z nich warunkuje neutralizację toksyny. Niestabilność antytoksyny powiązana jest z mniej uporządkowaną strukturą, warunkującą większą wrażliwość na proteolityczna degradację.
• Typ III, w którym białkowa toksyna bezpośrednio wiąże się z cząsteczką RNA. W każdym z tych systemów gen toksyny poprzedzony jest krótką, powtarzalną sekwencją palindromowi. Działa ona jako terminator transkrypcji, tym samym wpływając na względne poziomy antytoksyny oraz tran skryptu toksyny. Pierwszym zidentyfikowanym TA typu III był ToxIN, kodowany na plazmidzie pECA1039, Gram negatywnej bakterii Pectobacterium atrosepticum.
• Typ IV, gdzie antytoksyna bezpośrednio blokuje mRNA toksyny, np. system GhoS/ GhoT

System toksyna-antytoksyna występujący u Staphylococcus aureus charakteryzuje dr Benedykt Władyka z Zakładu Biochemii Analitycznej Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego: