Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
rpoB гені бактериялық РНК полимеразаның β-суббөлімшесін және гомологты пластидтік кодталған РНК полимеразаны (PEP) кодтайды. Ол E. coli бактериясында 1342 аминқышқылын кодтайды, бұл оны бактериялық жасушадағы екінші ірі полипептид етеді. Ол рифампицин сияқты антибактериялық препараттар тобының нысаны болып табылады. Рифамициндерге төзімділікті қамтамасыз ететін rpoB геніндегі мутациялар ақуыздың препаратқа байланысатын қалдықтарын өзгертіп, осы антибиотиктерге деген туыстығын азайтады. Кейбір бактерияларда 16S рРНК генінің бірнеше көшірмесі бар, ол филогенезді зерттеу үшін молекулалық маркер ретінде кеңінен қолданылады. Мұндай жағдайларда микробиалдық әртүрлілікті зерттеу үшін жалғыз көшірмелі rpoB генін пайдалануға болады. Бактериялардағы транскрипцияны тежейтін тагетитоксин, сондай-ақ PEP-ті де тежейді, бұл өсімдіктердегі кешеннің бактериялардағы гомологты ферментке өте ұқсас екенін көрсетеді.
The rpoB gene encodes the β subunit of bacterial RNA polymerase and the homologous plastid encoded RNA polymerase (PEP). It codes for 1342 amino acids in E. coli, making it the second largest polypeptide in the bacterial cell. It is targeted by the rifamycin family of antibacterials, such as rifampin. Mutations in rpoB that confer resistance to rifamycins do so by altering the protein's drug binding residues, thereby reducing affinity for these antibiotics. Some bacteria contain multiple copies of the 16S rRNA gene, which is commonly used as the molecular marker to study phylogeny. In these cases, the single copy rpoB gene can be used to study microbial diversity. An inhibitor of transcription in bacteria, tagetitoxin, also inhibits PEP, showing that the complex found in plants is very similar to the homologous enzyme in bacteria.
Дәріге қарсы тұру
РпоБ генінде тиісті мутациясы жоқ бактерияларда рифампицин β-суббірлігіндегі бұрылысқа жақын жердегі орынға байланып, полимеразаның кез келген РНК тізбегінің екі немесе үш негіз жұбынан артық транскрипциялауына кедергі келтіреді, соның салдарынан жасуша ішіндегі ақуыздар өндірісі тоқтатылады. Бұл мутациялардың көп бөлігі I кластердегі 81 базалық жұптан ((bp) тұратын аймақта орналасқан, ол "Рифампицинге қарсы тұруды анықтайтын аймақ (RRDR)" деп аталады. Полимеразаның β-суббірлігінде рифампицинмен байланысатын орыннан алыс орналасқан қосымша мутациялар да болуы мүмкін, олар жеңіл қарсылыққа алып келуі мүмкін. Бұл мутациялар рифампицинге жоғары қарсылық туғызады, бірақ организмнің тіршілік әрекетіндегі төмендеуі салыстырмалы түрде аз болады. Рифампицинге қарсылық туғызумен қатар, кейбір rpoB мутациялары Vancomycin Intermediate S. aureus (VISA) штаммдарының 70%-ында анықталды.
In a bacterium without the proper mutation(s) in rpoB rifampicin binds to a site near the fork in the β subunit and prevents the polymerase from transcribing more than two or three base pairs of any RNA sequence and stopping production of proteins within the cell. The majority of these mutations are located within an 81 base pair(bp) region in cluster I dubbed the "Rifampicin Resistance Determining Region (RRDR)". There are additional mutations which can occur in the β subunit of the polymerase which are located away from the rifampicin binding site that can also result in mild resistance. These mutations result in high rifampicin resistance with a relatively low loss of fitness. In addition to imparting resistance to rifampicin, certain rpoB mutations have been identified in 70% of Vancomycin Intermediate S. aureus (VISA) strains.
rpoB мутацияларының физиологиялық әсерлері
РпоБ генінің мутацияға бейім аймақтары әдетте жақсы сақталады, бұл олардың тіршілік үшін маңызды екенін көрсетеді. Бұл осы аймақтардағы мутациялар организмнің жалпы сәйкестігіне (фитнесіне) әсер етуі мүмкін. Бұл физиологиялық өзгерістерге өсу жылдамдығының төмендеуі, температураның өсуіне немесе төмендеуіне сезімталдықтың артуы, РНҚ тізбектерінің ұзартылуы мен транскрипцияның аяқталуының қасиеттерінің өзгеруі жатады. Дегенмен, мұндай өзгерістер барлық бактерияларда бірдей болмайды. M. tuberculosis кодоны 450-дегі мутация сәл сәйкестіктің төмендеуіне алып келеді, ал S. aureus-тегі сәйкес мутация бактериялардың тірі қалуын қиындатады. Neisseria meningitidis rpoB мутациялары көмірсуларды метаболизмдейтін ферменттердің экспрессиясын, сондай-ақ лимон қышқылы циклына және транскрипцияны ұзартуға қатысатын ферменттерді арттыратыны байқалды. Сонымен қатар, АТФ өндіруге, жасушаның бөлінуіне және липидтердің метаболизміне қатысатын ферменттердің барлығы төмендеуге немесе қалыпты деңгейден төмен деңгейде экспрессияланады. M. tuberculosis-те rpoB геніндегі мутациялар поликетид синтезасын едәуір жоғарылатады, бұл M. tuberculosis-те өндірілетін және бактериялардың патогендігіне (вируленттілігіне) қатысы бар липид – фтиоцерол димикоцерозатының өндірісінің артуын көрсетеді. Мутация сонымен қатар РНҚ полимеразаның өзіндегі промоторға байланысу, ұзарту, тоқтату және транскрипциямен байланысты жөндеу процестеріне әсер етеді. Осы себепті, rpoB мутациялары транскрипция механизмдерін зерттеу үшін пайдаланылды, бірақ қызығушылық антибиотиктерге қарсы тұру қабілетіне ауысты. Кейбір мутациялар тіпті рифампициннің болмауына қарағанда оның қатысында жақсы өсетін M. tuberculosis штаммдарына әкелуі мүмкін. Табиғи антибиотиктерді, мысалы, эритромицин (Saccharopolyspora erythraea) және ванкомицин (Amycolatopsis orientalis) өндіруге пайдаланылатын бактерияларда белгілі бір rpoB мутациялары осы мутацияларға ие бактериялардың антибиотик өндірісін арттыра алады.
The regions of the rpoB gene which are susceptible to mutations are typically well conserved, indicating they are important for life. This makes it very likely that mutations within these regions have some effect on the overall fitness of the organism. These physiological changes can include a reduced rate of growth, increased sensitivity to increases or decreases in temperature, and alterations to the properties of RNA chain elongation and transcription termination. Such changes are not universal across all bacteria, though. A mutation in codon 450 of M. tuberculosis leads to a minor loss of fitness, while the corresponding mutation in S. aureus results in bacteria barely able to survive. In Neisseria meningitidis rpoB mutations have been observed to increase expression of enzymes which are involved in metabolizing carbohydrates, as well as enzymes involved in the citric acid cycle and in transcription elongation. At the same time enzymes involved in ATP production, cell division, and lipid metabolism are all downregulated, or expressed at a lower than normal level. In M. tuberculosis mutations in the rpoB gene can significantly upregulate polyketide synthase, potentially indicating increased production of phthiocerol dimycocerosate, a lipid produced by M. tuberculosis and implicated in virulence of the bacteria. Mutations also impact promoter binding, elongation, termination, and transcription coupled repair processes in the RNA polymerase itself. Because of this, rpoB mutations were used to study transcription mechanisms before interest shifted to their ability to impart antibiotic resistance. Particular mutations can even result in strains of M. tuberculosis which grow better in the presence of rifampicin than they do when the antibiotic is not present. In bacteria which are used to produce naturally occurring antibiotics such as erythromycin (Saccharopolyspora erythraea) and vancomycin (Amycolatopsis orientalis) certain rpoB mutations can increase the production of antibiotic by bacteria with those mutations.