stringtranslate.com

Интегрон

Интегроны — это генетические механизмы, которые позволяют бактериям адаптироваться и быстро развиваться посредством накопления и экспрессии новых генов. [1] Эти гены встроены в особую генетическую структуру, называемую генной кассетой (термин, который в последнее время меняется на кассету интегрона), которая обычно несет одну безпромоторную открытую рамку считывания (ORF) вместе с сайтом рекомбинации ( attC ). Кассеты интегрона включаются в сайт attI платформы интегрона посредством сайт-специфических реакций рекомбинации, опосредованных интегразой.

Открытие

Первоначально интегроны были обнаружены на конъюгативных плазмидах благодаря их роли в устойчивости к антибиотикам. [2] Действительно, эти мобильные интегроны, как их теперь называют, могут нести множество кассет, содержащих гены, которые почти исключительно связаны с устойчивостью к антибиотикам. Дальнейшие исследования пришли к выводу, что интегроны являются хромосомными элементами и что их мобилизация на плазмидах была стимулирована транспозонами и отобрана интенсивным использованием антибиотиков. Функция большинства кассет, обнаруженных в хромосомных интегронах, остается неизвестной.

Функция интегрона

Поддержание кассет требует, чтобы они были интегрированы в репликативный элемент (хромосому, плазмиды). Интеграза, кодируемая интегроном, преимущественно катализирует два типа реакции рекомбинации: 1) attC x attC, что приводит к вырезанию кассеты, 2) attI x attC, что позволяет интегрировать кассету в сайт attI интегрона. После вставки кассета сохраняется во время деления клетки. [3] Последовательные интеграции генных кассет приводят к образованию серии кассет. Последняя интегрированная кассета затем оказывается ближайшей к промотору Pc в сайте attI. Катализируемый IntI режим рекомбинации включает структурированную одноцепочечную ДНК и придает режиму распознавания сайта attC уникальные характеристики. [4] Интеграция генных кассет в интегрон также обеспечивает промотор Pc, который позволяет экспрессировать все кассеты в массиве, подобно оперону. [3] Уровень экспрессии гена кассеты затем является функцией количества и природы кассет, которые предшествуют ей. В 2009 году Дидье Мазель и его команда показали, что экспрессия интегразы IntI контролируется бактериальным SOS-ответом, таким образом связывая этот адаптивный аппарат с ответом на стресс у бактерий. [5]

Структура

Интегрон минимально состоит из: [6] [7]

Генные кассеты

Кроме того, интегрон обычно содержит одну или несколько генных кассет, которые были включены в него. Генные кассеты могут кодировать гены устойчивости к антибиотикам , хотя большинство генов в интегронах не охарактеризованы. Последовательность attC (также называемая 59-be) представляет собой повтор, который фланкирует кассеты и позволяет кассетам интегрироваться в сайт attI , вырезаться и подвергаться горизонтальному переносу генов .

Происшествие

Интегроны могут быть обнаружены как часть мобильных генетических элементов, таких как плазмиды и транспозоны . Интегроны также могут быть обнаружены в хромосомах .

Терминология

Термин «суперинтегрон» впервые был применен в 1998 году (но без определения) к интегрону с длинным массивом кассет на небольшой хромосоме Vibrio cholerae . [9] [10] С тех пор этот термин использовался для интегронов с различной длиной массива кассет или для интегронов на бактериальных хромосомах (в отличие, например, от плазмид). Использование термина «суперинтегрон» в настоящее время не рекомендуется, поскольку его значение неясно. [9]

В более современном использовании интегрон, расположенный на бактериальной хромосоме, называется сидячим хромосомным интегроном , а тот, который связан с транспозонами или плазмидами, называется мобильным интегроном . [11]

Ссылки

  1. ^ Антонио Эскудеро, Хосе; Мазель, Дидье; Нивина, Александра; Лут, Селин (2015). «ASMscience | Интегрон: адаптация по требованию». Микробиологический спектр . 3 (2): MDNA3–0019–2014. doi : 10.1128/microbiolspec.mdna3-0019-2014. ПМИД  26104695.
  2. ^ Mazel (2006). «Интегроны: агенты бактериальной эволюции». Nature Reviews Microbiology . 4 (8): 608–620. doi :10.1038/nrmicro1462. PMID  16845431. S2CID  4407151.
  3. ^ ab Холл, Рут М.; Коллис, Кристина М. (2006-10-27). «Мобильные генные кассеты и интегроны: захват и распространение генов с помощью сайт-специфической рекомбинации». Молекулярная микробиология . 15 (4): 593–600. doi : 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x . ISSN  0950-382X. PMID  7783631. S2CID  16476838.
  4. ^ MacDonald, Douglas; Demarre, Gaëlle; Bouvier, Marie; Mazel, Didier; Gopaul, Deshmukh N. (2006). «Структурная основа широкой ДНК-специфичности в рекомбинации интегронов». Nature . 440 (7088): 1157–1162. doi :10.1038/nature04643. ISSN  0028-0836. PMID  16641988. S2CID  4403903.
  5. ^ Герен, Эмили; Камбре, Гийом; Санчес-Альберола, Неус; Кампой, Сусана; Эрилл, Иван; Да Ре, Сандра; Гонсалес-Цорн, Бруно; Барбе, Жорди; Уловка, Мари-Сесиль; Мазель, Дидье (22 мая 2009 г.). «Реакция SOS контролирует рекомбинацию интегронов». Наука . 324 (5930): 1034. doi :10.1126/science.1172914. ISSN  0036-8075. PMID  19460999. S2CID  42334786.
  6. ^ Ковалевская, НП (2002). «Мобильные генные кассеты и интегроны». Молекулярная биология . 36 (2): 196–201. doi :10.1023/A:1015361704475. S2CID  2078235.
  7. ^ Холл Р., Коллис К., Ким М., Партридж С., Реккиа Г., Стокс Х. (1999) Мобильные генные кассеты и интегроны в эволюции.
  8. ^ Холл, Р. М.; Коллис, К. М. (1995). «Мобильные генные кассеты и интегроны: захват и распространение генов с помощью сайт-специфической рекомбинации». Молекулярная микробиология . 15 (4): 593–600. doi : 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x . PMID  7783631.
  9. ^ ab Hall, RM; Stokes, HW (2004). «Интегроны или суперинтегроны?». Микробиология . 150 (Pt 1): 3–4. doi : 10.1099/mic.0.26854-0 . PMID  14702391.
  10. ^ Mazel, D.; Dychinco, B; Webb, VA; Davies, J (1998). «Отличительный класс интегронов в геноме Vibrio cholerae». Science . 280 (5363): 605–8. Bibcode :1998Sci...280..605M. doi :10.1126/science.280.5363.605. PMID  9554855.
  11. ^ Лут, Селин; Нивина, Александра; Кюри, Жан; Эскудеро, Хосе Антонио; Дюкос-Галанд, Магали; Бикард, Дэвид; Роша, Эдуардо ПК; Мазель, Дидье (3 мая 2017 г.). «Различия в динамике удаления кассет интеграна формируют компромисс между эволюционируемостью и генетической емкостью». мБио . 8 (2). doi : 10.1128/mBio.02296-16. ПМК 5371416 . ПМИД  28351923. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки


  • в
  • т
  • е