Интегрондар және ген кассеталары: бактериялардың эволюциялық бейімделу механизмі
Integron
Интегрондар бактериялардың геномдық адаптациясы, эволюциясы және антибиотиктерге төзімділіктің механизмдері. Ген кассеталары мен интеграза туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Интегрондар – бактериялардың жаңа гендерді жинақтау және экспрессиялау арқылы жылдам бейімделуіне және эволюциялануына мүмкіндік беретін генетикалық механизмдер. Бұл гендер гендік кассета деп аталатын нақты генетикалық құрылымға (жақында интеграл кассетасы деп аталатын терминге өзгеруде) енгізілген, ол әдетте бір промоторсыз ашық оқу фреймін (ORF) және рекомбинация орнымен (attC) бірге қамтиды. Интеграл касеттері интегралазамен катализделген сайтқа тән рекомбинациялық реакциялар арқылы интеграл платформасының attI сайтына енгізіледі.
Integrons are genetic mechanisms that allow bacteria to adapt and evolve rapidly through the stockpiling and expression of new genes. These genes are embedded in a specific genetic structure called gene cassette (a term that is lately changing to integron cassette) that generally carries one promoterless open reading frame (ORF) together with a recombination site (attC). Integron cassettes are incorporated to the attI site of the integron platform by site specific recombination reactions mediated by the integrase.
Ашылу
Интегрондар бастапқыда конъюгациялық плазмидтерде антибиотиктерге қарсы тұру қабілетіндегі рөлі арқылы табылды. Шындығында, қазіргі кезде жылжымалы интеграндар деп белгілі болған бұл элементтер, антибиотиктерге қарсы тұрумен байланысты гендерді қамтитын әртүрлі кассеталарды тасымалдай алады. Келесі зерттеулер интеграндардың хромосомалық элементтер екендігіне және олардың плазмидтерге жылжуы транспозондардың көмегімен жүзеге асып, антибиотиктерді қарқынды пайдалану арқылы іріктелген деген қорытындыға келді. Хромосомалық интеграндарда табылған көптеген кассеталардың функциясы әлі белгісіз.
Integrons were initially discovered on conjugative plasmids through their role in antibiotic resistance. Indeed, these mobile integrons, as they are now known, can carry a variety of cassettes containing genes that are almost exclusively related to antibiotic resistance. Further studies have come to the conclusion that integrons are chromosomal elements, and that their mobilisation onto plasmids has been fostered by transposons and selected by the intensive use of antibiotics. The function of the majority of cassettes found in chromosomal integrons remains unknown.
Интегондық функция
Кассеталарды күтіп-ұстау үшін олардың репликациялық элементке (хромосома, плазмидтер) енуі қажет. Интегронда кодталған интеграза екі типті рекомбинациялық реакцияны басымдықпен катализдейді: 1) attC x attC, нәтижесінде кассета шығарылады, 2) attI x attC, бұл кассетаның интеграциясына attI сайтында мүмкіндік береді. Кассета енгізілгеннен кейін, ол жасуша бөлінуі кезінде сақталады. Гендік кассеталардың тізбектеп енуі бірнеше кассеталардың қалыптасуына әкеледі. Соңғы енгізілген кассета attI сайтындағы Pc промоутеріне ең жақын болады. IntI катализдейтін рекомбинация механизмі құрылымдалған бір тізбекті ДНК-ны қамтиды және attC сайтының тану режиміне ерекше қасиеттер береді. Интегрондағы гендік кассеталардың интеграциясы сонымен қатар Pc промоутерін қамтамасыз етеді, бұл оператор сияқты массивтегі барлық кассеталардың экспрессиясына мүмкіндік береді.
Cassette maintenance requires that they be integrated within a replicative element (chromosome, plasmids). The integrase encoded by the integron preferentially catalyses two types of recombination reaction: 1) attC x attC, which results in cassette excision, 2) attI x attC, which allows integration of the cassette at the attI site of the integron. Once inserted, the cassette is maintained during cell division. Successive integrations of gene cassettes result in the formation of a series of cassettes. The cassette integrated last is then the one closest to the Pc promoter at the attI site. The IntI catalysed mode of recombination involves structured single stranded DNA and gives the attC site recognition mode unique characteristics. The integration of gene cassettes within an integron also provides a Pc promoter that allows expression of all cassettes in the array, much like an operon.
Гендік кассеталар
Сонымен қатар, интегранда әдетте оған енген бір немесе бірнеше гендік кассеталар болады. Гендік кассеталар антибиотикке қарсы тұру гендерін кодтай алады, бірақ интеграндардағы көптеген гендердің табиғаты зерттелмеген. AttC тізбегі (кейде 59 be деп те аталады) – кассеталардың екі жағынан орналасқан қайталама реттілік, ол кассеталардың attI сайтында бірігуіне, кесілуіне және көлденең гендік алмасуға мүмкіндік береді.
Additionally, an integron will usually contain one or more gene cassettes that have been incorporated into it. The gene cassettes may encode genes for antibiotic resistance, although most genes in integrons are uncharacterized. An attC sequence (also called 59 be) is a repeat that flanks cassettes and enables cassettes to be integrated at the attI site, excised and undergo horizontal gene transfer.
Пайда болуы
Интегрондар плазмидтер және транспозондар сияқты жылжымалы генетикалық элементтердің құрамында болуы мүмкін. Сондай-ақ интегрондар хромосомаларда да табылады.
Integrons may be found as part of mobile genetic elements such as plasmids and transposons. Integrons can also be found in chromosomes.
Терминология
Суперинтеграл термині алғаш рет 1998 жылы (бірақ анықтамасы берілмей) Vibrio cholerae бактериясының кішкентай хромосомасындағы ұзын кассеталық тізімі бар интегралға қолданылды. Кейіннен бұл термин әртүрлі кассеталық тізімдердің ұзындығы бар интегралдарды немесе бактериялық хромосомалардағы интегралдарды (мысалы, плазмидтерден өзгеше) атау үшін қолданылды. "Суперинтеграл" терминін қолдану қазір ұсынылмайды, себебі оның мағынасы нақты емес.
The term super integron was first applied in 1998 (but without definition) to the integron with a long cassette array on the small chromosome of Vibrio cholerae. The term has since been used for integrons of various cassette array lengths or for integrons on bacterial chromosomes (versus, for example, plasmids). Use of "super integron" is now discouraged since its meaning is unclear.