Integron: rörligt genetiskt element som sprider antibiotikaresistens
Integron: rörligt genetiskt element som fångar genkassetter och sprider antibiotikaresistens genom snabb horisontell överföring — ett växande hot mot antibiotikabehandling.
Ett integron är ett särskilt genetiskt element som kan samla upp och uttrycka enskilda gener från så kallade genkassetter. Integron är inte alltid identiskt med en transposon, men de förekommer ofta ihop: integron finns som en del av större, rörliga genetiska element (t.ex. transposoner) och bidrar därigenom till att sprida gener mellan bakterier. Integron påträffas i bakterier och återfinns ofta på plasmider och i kromosomer. Det är genom integron (tillsammans med plasmider och transposoner) som antibiotikaresistens överförs snabbt i vissa miljöer. Även om den mest uppmärksammade rollen för integroner är spridningen av resistensgener så kan integroner föra vidare andra bakteriella funktioner (egenskaper)), till exempel ämnesomsättning eller virulensfaktorer.
Struktur och grundläggande funktion
Ett klassiskt integron består av två huvuddelar: 1) en gen som kodar för ett rekombinasenzym (integras) och 2) en rekombinationsplats och en promotor som möjliggör insättning och uttrycket av de kassettassocierade generna. Integrasenzymet (ofta kallat IntI) är en typ av rekombinas som känner igen de specifika sekvenserna i genkassetterna och katalyserar deras insättning eller borttagning. Den plats på genomet där kassetterna sätts in kallas ofta attI och promotorregionen (Pc) styr hur väl generna i kassetterna uttrycks.
Genkassetter
Genkassetter är små rörliga DNA-element som vanligen innehåller en enda öppna läsram (ett kodande DNA) och en specifik rekombinationssite, ofta kallad attC. Transposoner och andra "fångst- och uttryckselement" placerar dessa genkassetter i integronet, där de blir funktionella. Varje kassett saknar i regel egen promotor och förlitar sig därför på integronets gemensamma promotor. Kassetterna bär ofta gener som kodar för egenskaper som antibiotikaresistens — vanligen ett enzym som modifierar eller bryter ner antibiotikamolekylen — men kan också bära andra typer av funktioner.
Rörlighet och spridning
Kassetter kan införas i integronet, klippas ut igen eller omorganiseras inom integronet genom site-specifik rekombination. När integronet är lokaliserat på en plasmid eller inuti en transposon ökar möjligheten till horisontell genöverföring mellan bakterier, vilket gör att hela uppsättningar av resistensgener kan spridas snabbt mellan olika bakteriestammar och arter. På så vis fungerar integroner som effektiva "genbanker" som bakterier kan använda för snabb anpassning till nya påfrestningar, till exempel antibiotikabehandling.
Klinisk betydelse och övervakning
Speciella grupper av integroner, till exempel så kallade klass 1-integroner, är starkt kopplade till kliniskt viktiga multiresistenta bakterier. Deras förmåga att ackumulera flera resistenskassetter gör behandling svårare och bidrar till spridning av multiresistens. För övervakning och diagnostik används ofta molekylära metoder (PCR, sekvensering) för att påvisa integrasgener och de vanligaste kassettsekvenserna. Åtgärder för att minska spridningen inkluderar klok antibiotikaanvändning, infektionskontroll inom sjukvården och kontroll av spridningsvägar i miljön och djurhållning.
Sammanfattning
- Integron är en genetisk plattform som fångar, behåller och uttrycker enskilda gener i form av genkassetter.
- Integroner är ofta lokaliserade på plasmider eller i kromosomer och kan samarbeta med transposoner för att sprida gener.
- Kassetterna bär ofta gener som ger antibiotikaresistens, vilket förklarar delar av den snabba spridningen av resistens i bakteriepopulationer.
- Förståelse av integroners struktur och spridningsvägar är viktig för att motverka spridning av resistens och för att utveckla effektiva övervakningsstrategier.
Frågor och svar
F: Vad är en integron?
S: Ett integron är en typ av transposon, som är ett rörligt genetiskt element. Det finns i bakterier, och möjligen i större utsträckning, och det är på så sätt som antibiotikaresistens snabbt kan föras vidare.
F: Var finns integroner vanligtvis?
S: Integroner finns vanligtvis i plasmider och kromosomer.
F: Vilken var den första funktion som upptäcktes för integroner?
S: Den första funktion som upptäcktes för integroner var antibiotikaresistens.
F: Hur fungerar genkassetter med integroner?
S: Genkassetter har vanligtvis bara en enda gen och en specifik rekombinationsplats som är kopplad till dem. De bär DNA som kodar för antibiotikaresistens, vilket kodar för ett enzym som klyver (skär) upp antibiotikamolekylen. Den första delen av en integron innehåller en gen som kodar för ett enzym för att fånga upp kassetter, medan den andra delen innehåller en plats på genomet där de kan införas samt en promotor för att driva uttrycket av kassettassocierade gener.
Fråga: Vad händer när det inte finns några kassetter i ett integron?
S: När det inte finns några kassetter i ett integron beskriver det fortfarande sådana strukturer även om de inte är integrerade i det.
F: Kan genkassetter skäras ut från ett integron?
S: Ja, genkassetter kan vid behov skäras ut från ett integron.
F: Är horisontell genöverföring möjlig inom integroner?
Svar: Ja, horisontell genöverföring är möjlig inom integroner genom användning av deras integrerade genkassetter.
Sök