МОБИЛЬНЫЕ ISCR-ЭЛЕМЕНТЫ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И РОЛЬ В СОЗДАНИИ, НАРАЩИВАНИИ И РАСПРОСТРАНЕНИИ БЛОКОВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ГЕНОВ МНОЖЕСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К АНТИБИОТИКАМ

Аннотация:

В обзоре рассмотрены данные литературы о недавно открытом способе горизонтального распространения бактериальных генов на примере генов лекарственной резистентности, характерном для атипичных инсерционных последовательностей ISCR. Механизм транспозиции этих элементов, включающий репликацию по типу "катящегося кольца", образование автономных не реплицирующихся кольцевых структур и гомологичную рекомбинацию, обеспечивает мобилизацию любого участка прилегающей ДНК. ISCR-элементы представляют более мощную систему распространения генов, чем транспозоны и интегроны, и способствуют быстрому появлению целых групп мобильных генов, включая гены устойчивости патогенных бактерий к антибиотикам. Рассмотрены данные о структурной организации и функциях lSCR-элементов, их сходстве с группой 1S91-подобных элементов и отличии от нее, их роли в создании, наращивании и распространении блоков генов, кодирующих множественную резистентность к антибиотикам, их роли в эволюции бактериальных и плазмидных геномов. Ключевые слова: распространение генов резистентности к антибиотикам, атипичные IS-элементы — ISC'К, горизонтальный перенос генов, эволюция бактерий Введение Широкое использование секвенирования бактериальных геномов, плазмид и бактериофагов и возможность проведения сравнительного анализа нукле-отидных последовательностей полных геномов или их отдельных участков способствуют быстрому прогрессу исследований в области молекулярной генетики. В частности, в молекулярной генетике бактерий появилась возможность решать вопросы, связанные с эволюцией бактерий, механизмами их быстрой адаптивной изменчивости, созданием, происхождением и способами распространения блоков из неродственных для бактерий генов, их наращиванием. Особенно заметные успехи достигнуты в изучении механизмов распространения бактериальных генов, ответственных за появление бактерий, устойчивых к таким лекарственным препаратам, как широко применяемые в медицине антибиотики. Это определяется чрезвычайно большой значимостью антибиотиков при использовании их в медицинской практике и высокой селективностью признаков антибиотикорезистентности, способствующей проведению исследований. Наряду с расширяющимся со временем спектром используемых природных и синтетических антибиотиков повсеместно регистрируется появление множественной лекарственной устойчивости (multiple drug resistance — MDR) и ее угрожающее распространение среди патогенных бактерий разных видов и родов. Гены лекарственной устойчивости распространяются с помощью систем, включающих сайтспеци-фичную и гомологичную рекомбинации и генетические структуры, такие как плазмиды, инсерционные последовательности (TS-элементы), транспозоны (Тп-элементы), интегроны с их генными кассетами. Кроме того, в этом процессе участвуют и другие сложно организованные модульные структуры — интегрирующие конъюгативные и мобилизуемые элементы (ICE и IME соответственно), геномные острова. Эти системы участвуют в переносе генов как в пределах одной молекулы ДНК, так и между разными молекулами (хромосомная—плазмидная, хромосомная—фаговая), находящимися в одной клетке, способными в дальнейшем обеспечить межклеточное распространение генов посредством конъюгации, трансформации или трансдукции. Наиболее активными в межклеточном переносе и распространении чужеродных генов среди бактерий разных таксономических групп являются бактериальные плазмиды, особенно конъюгативные, способные осуществлять не только свой собственный перенос из одних клеток в другие, но и мобилизовать перенос неконъюгативных плазмид. Обычно плазмиды несут широкое разнообразие генов, помогающих клеткам бактерий выживать в создающихся определенных условиях, например в присутствии антибиотиков или солей тяжелых металлов, или обеспечивать их проникновение и существование внутри инфицируемых организмов. Появление таких генов в плазмидах в большинстве случаев связывали с мобильными элементами — транспозонами и интегронами, способными включать кассетные гены. Большинство транспозонов несут в своем составе гены резистентности к антибиотикам. Некоторые из них, такие как Tn5, Tn4001, Tn21, содержат несколько генов резистентности, а если в их состав входит ин-тегрон (например, в Тп21), число таких генов может возрастать за счет последовательного включения ряда кассетных генов, обеспечивающих множественную резистентность к антибиотикам. Интегроны способны включать в один и тот же сайт интеграции несколько кассетных генов резистентности, экспрессирующихся с промотора инте-грона (своего промотора кассетные гены обычно не имеют), и, кроме того, иногда они содержат гены резистентности, не имеющие кассетной организации. Каким образом они попадают в интегрон, какое-то время оставалось загадкой. Сами интегроны не являются мобильными, их распространение обычно связывают с транспозонами или плазмидами.

Авторы:

Издание: Молекулярная генетика ,микробиология и вирусология
Год издания: 2012
Объем: 11с.
Дополнительная информация: 2012.-N 4.-С.3-13. Библ. 94 назв.
Просмотров: 146