Интегран

Интеграните се генетски механизми кои им овозможуваат на бактериите брзо да се адаптираат и еволуираат преку складирање и изразување на нови гени.^[1] Овие гени се вградени во специфична генетска структура наречена генска касета (термин кој во последно време се менувал во интегронска касета) која генерално носи една отворена рамка за читање без промотер (ORF) заедно со место за рекомбинација (attC). Интегранските касети се инкорпорирани на attI местото на интегронската платформа со реакции на рекомбинација специфични за локацијата со посредство на интегразата.

Откритие

Интеграните првично се откриени на конјугативни плазмиди преку нивната улога во отпорноста на антибиотици.^[2] Навистина, овие мобилни интегрони, како што се сега познати, можат да носат различни касети кои содржат гени кои се речиси исклучиво поврзани со отпорноста на антибиотици. Понатамошните студии стигаат до заклучок дека интегроните се хромозомски атменти и дека нивната мобилизација на плазмидите била поттикната од транспозоните и избрани со интензивна употреба на антибиотици. Функцијата на повеќето касети пронајдени во хромозомските интегрони останала непозната.

Интегранска функција

Одржувањето на касетите бара тие да се интегрирани во репликативен атмент (хромозом, плазмиди). Интегразата кодирана од интегронот преференцијално катализирала два типа на реакција на рекомбинација: 1) attC x attC, што резултира со ексцизија на касетата, 2) attI x attC, што овозможува интеграција на касетата на attI местото на интегронот. Откако ќе се вметне, касетата се одржува за време на клеточната делба.^[3] Последователните интеграции на генските касети резултираат со формирање на серија касети. Касетата интегрирана последна била тогаш онаа најблиску до промоторот на компјутерот на местото attI. Начинот на рекомбинација катализиран од IntI вклучува структурирана едноверижна ДНК и му дава уникатни карактеристики на режимот за препознавање место attC.^[4] Интеграцијата на генските касети во интегрон, исто така, обезбедува PC промотор кој овозможува изразување на сите касети во низата, слично како оперон.^[3] Нивото на генска експресија на касета е тогаш функција од бројот и природата на касетите што ѝ претходат. Во 2009 година, Дидие Мазел и неговиот тим покажале дека изразувањето на интегразата IntI е контролирана од бактерискиот SOS одговор, со што овој адаптивен апарат се спојувал со одговорот на стрес кај бактериите.^[5]

Структура

Интегранот е минимално составен од:^[6]^[7]

ген кој шифрира за локација-специфична рекомбиназа: intI, која припаѓал на семејството на интегрази
проксимално место на рекомбинација: attI, кое се препознава со интегразата^[8] и на кое може да се вметнат генски касети
промотор: Pc, кој ја насочува транскрипцијата на гените шифрирани со касети

Генски касети

Дополнително, интегронот обично содржи една или повеќе генски касети кои се вградени во него. Генските касети можат да кодираат гени за отпорност на антибиотици, иако повеќето гени во интегроните се некарактеристични. Секвенца attC (исто така наречена 59-be) е повторување што ги заобиколува касетите и им овозможува на касетите да се интегрираат на местото attI, да се исечат и да се подложат на хоризонтален трансфер на гени.

Појава

Интеграните можат да се најдат како дел од мобилните генетски атменти како што се плазмидите и транспозоните. Интеграните можат да се најдат и во хромозомите.

Терминологија

Терминот супер-интегрон првпат бил применет во 1998 година (но без дефиниција) на интегронот со долга касетна низа на малиот хромозом на Vibrio cholerae.^[9]^[10] Оттогаш, терминот се користел за интегрони со различни должини на низи од касети или за интегрони на бактериски хромозоми (наспроти, на пример, плазмиди). Употребата на „супер-интегрон“ сега е обесхрабрена бидејќи неговото значење било нејасно.^[9]

Во помодерна употреба, интегрон сместен на бактериски хромозом се нарекува седентарен хромозомски интегрон, а оној поврзан со транспозони или плазмиди се нарекувал мосен интегрон.^[11]

Наводи

↑ Antonio Escudero, José; Mazel, Didier; Nivina, Aleksandra; Loot, Céline (2015). „ASMscience | The Integron: Adaptation On Demand“. Microbiology Spectrum. 3 (2): MDNA3–0019–2014. doi:10.1128/microbiolspec.mdna3-0019-2014. PMID 26104695.
↑ Mazel (2006). „Integrons: agents of bacterial evolution“. Nature Reviews Microbiology. 4 (8): 608–620. doi:10.1038/nrmicro1462. PMID 16845431.
↑ ^3,0 ^3,1 Hall, Ruth M.; Collis, Christina M. (2006-10-27). „Mobile gene cassettes and integrons: capture and spread of genes by site-specific recombination“. Molecular Microbiology. 15 (4): 593–600. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x. ISSN 0950-382X. PMID 7783631.
↑ MacDonald, Douglas; Demarre, Gaëlle; Bouvier, Marie; Mazel, Didier; Gopaul, Deshmukh N. (2006). „Structural basis for broad DNA-specificity in integron recombination“. Nature. 440 (7088): 1157–1162. doi:10.1038/nature04643. ISSN 0028-0836. PMID 16641988.
↑ Guerin, Émilie; Cambray, Guillaume; Sanchez-Alberola, Neus; Campoy, Susana; Erill, Ivan; Da Re, Sandra; Gonzalez-Zorn, Bruno; Barbé, Jordi; Ploy, Marie-Cécile (2009-05-22). „The SOS Response Controls Integron Recombination“. Science (англиски). 324 (5930): 1034. doi:10.1126/science.1172914. ISSN 0036-8075. PMID 19460999.
↑ Kovalevskaya, N. P. (2002). „Mobile Gene Cassettes and Integrons“. Molecular Biology. 36 (2): 196–201. doi:10.1023/A:1015361704475.
↑ Hall R, Collis C, Kim M, Partridge S, Recchia G, Stokes H (1999) Mobile gene cassettes and integrons in evolution.
↑ Hall, RM; Collis, CM (1995). „Mobile gene cassettes and integrons: Capture and spread of genes by site-specific recombination“. Molecular Microbiology. 15 (4): 593–600. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x. PMID 7783631.
↑ ^9,0 ^9,1 Hall, R. M.; Stokes, HW (2004). „Integrons or super integrons?“. Microbiology. 150 (Pt 1): 3–4. doi:10.1099/mic.0.26854-0. PMID 14702391.
↑ Mazel, D.; Dychinco, B; Webb, VA; Davies, J (1998). „A Distinctive Class of Integron in the Vibrio cholerae Genome“. Science. 280 (5363): 605–8. Bibcode:1998Sci...280..605M. doi:10.1126/science.280.5363.605. PMID 9554855.
↑ Loot, Céline; Nivina, Aleksandra; Cury, Jean; Escudero, José Antonio; Ducos-Galand, Magaly; Bikard, David; Rocha, Eduardo P. C.; Mazel, Didier (3 May 2017). „Differences in Integron Cassette Excision Dynamics Shape a Trade-Off between Evolvability and Genetic Capacitance“. mBio. 8 (2). doi:10.1128/mBio.02296-16. PMC 5371416. PMID 28351923.

Медицински термини Архивирано на 7 август 2012 г.

Дополнителна литература

Collis, CM; Kim, MJ; Partridge, SR; Stokes, HW; Hall, RM (2002). „Characterization of the Class 3 Integron and the Site-Specific Recombination System It Determines“. Journal of Bacteriology. 184 (11): 3017–3026. doi:10.1128/jb.184.11.3017-3026.2002. PMC 135066. PMID 12003943.
Tosini, F; Visca, P; Luzzi, I; Dionisi, AM; Pezzella, C; Petrucca, A; Carattoli, A (1998). „Class 1 integron-borne multiple-antibiotic resistance carried by IncFI and IncL/M plasmids in Salmonella enterica serotype typhimurium“. Antimicrob Agents Chemother. 42 (12): 3053–8. doi:10.1128/aac.42.12.3053. PMC 105998. PMID 9835490.
Mazel, D (2006). „Integrons: agents of bacterial evolution“. Nature Reviews Microbiology. 4 (8): 608–620. doi:10.1038/nrmicro1462. PMID 16845431.

Надворешни врски

IntegronFinder - Алатка за откривање интегрони во бактериски геноми
INTEGRALL - Интегрална база на податоци

[1] Antonio Escudero, José; Mazel, Didier; Nivina, Aleksandra; Loot, Céline (2015). „ASMscience | The Integron: Adaptation On Demand“. Microbiology Spectrum. 3 (2): MDNA3–0019–2014. doi:10.1128/microbiolspec.mdna3-0019-2014. PMID 26104695.

[2] Mazel (2006). „Integrons: agents of bacterial evolution“. Nature Reviews Microbiology. 4 (8): 608–620. doi:10.1038/nrmicro1462. PMID 16845431.

[:0-3] 3,0 ^3,1 Hall, Ruth M.; Collis, Christina M. (2006-10-27). „Mobile gene cassettes and integrons: capture and spread of genes by site-specific recombination“. Molecular Microbiology. 15 (4): 593–600. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x. ISSN 0950-382X. PMID 7783631.

[4] MacDonald, Douglas; Demarre, Gaëlle; Bouvier, Marie; Mazel, Didier; Gopaul, Deshmukh N. (2006). „Structural basis for broad DNA-specificity in integron recombination“. Nature. 440 (7088): 1157–1162. doi:10.1038/nature04643. ISSN 0028-0836. PMID 16641988.

[5] Guerin, Émilie; Cambray, Guillaume; Sanchez-Alberola, Neus; Campoy, Susana; Erill, Ivan; Da Re, Sandra; Gonzalez-Zorn, Bruno; Barbé, Jordi; Ploy, Marie-Cécile (2009-05-22). „The SOS Response Controls Integron Recombination“. Science (англиски). 324 (5930): 1034. doi:10.1126/science.1172914. ISSN 0036-8075. PMID 19460999.

[6] Kovalevskaya, N. P. (2002). „Mobile Gene Cassettes and Integrons“. Molecular Biology. 36 (2): 196–201. doi:10.1023/A:1015361704475.

[7] Hall R, Collis C, Kim M, Partridge S, Recchia G, Stokes H (1999) Mobile gene cassettes and integrons in evolution.

[8] Hall, RM; Collis, CM (1995). „Mobile gene cassettes and integrons: Capture and spread of genes by site-specific recombination“. Molecular Microbiology. 15 (4): 593–600. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x. PMID 7783631.

[Hall2004-9] 9,0 ^9,1 Hall, R. M.; Stokes, HW (2004). „Integrons or super integrons?“. Microbiology. 150 (Pt 1): 3–4. doi:10.1099/mic.0.26854-0. PMID 14702391.

[10] Mazel, D.; Dychinco, B; Webb, VA; Davies, J (1998). „A Distinctive Class of Integron in the Vibrio cholerae Genome“. Science. 280 (5363): 605–8. Bibcode:1998Sci...280..605M. doi:10.1126/science.280.5363.605. PMID 9554855.

[11] Loot, Céline; Nivina, Aleksandra; Cury, Jean; Escudero, José Antonio; Ducos-Galand, Magaly; Bikard, David; Rocha, Eduardo P. C.; Mazel, Didier (3 May 2017). „Differences in Integron Cassette Excision Dynamics Shape a Trade-Off between Evolvability and Genetic Capacitance“. mBio. 8 (2). doi:10.1128/mBio.02296-16. PMC 5371416. PMID 28351923.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]