Интегративный и конъюгативный элемент
Интегративные и конъюгативные элементы ( ICE ) — это мобильные генетические элементы, присутствующие как у грамположительных , так и у грамотрицательных бактерий . В донорской клетке ICEs расположены преимущественно на хромосоме , но обладают способностью удаляться из генома и передаваться клеткам-реципиентам посредством бактериальной конъюгации .
Из-за их физической связи с хромосомами идентификация интегративных и конъюгативных элементов оказалась сложной задачей, но анализ in silico бактериальных геномов показывает, что эти элементы широко распространены среди многих микроорганизмов. [1] [2]
ICEs были обнаружены у Pseudomonadota (например, Pseudomonas spp., Aeromonas spp., E. coli , Haemophilus spp.), Actinomycetota и Bacillota . Среди многих других детерминант вирулентности ICE могут распространять гены устойчивости к антибиотикам и ионам металлов среди прокариотических типов. [1] [3] [4] [5] Кроме того, элементы ICE могут также способствовать мобилизации других модулей ДНК, таких как геномные острова . [3] [6]
Характеристики
[ редактировать ]Хотя ICE обладают различными механизмами, способствующими их интеграции, передаче и регулированию, они имеют много общих характеристик. ICE включают в себя все мобильные генетические элементы, обладающие способностями к саморепликации, интеграции и конъюгации, включая конъюгативные транспозоны, независимо от конкретного механизма конъюгации и интеграции, с помощью которого они действуют. Некоторые неподвижные островки геномной патогенности также считаются дефектными ICE, утратившими способность к конъюгации.
ICE сочетают в себе определенные особенности следующих мобильных генетических элементов: [1]
- Бактериофаги , обладающие способностью встраиваться в бактериальные хромосомы и удалять их из них.
- Транспозоны , которые, помимо присущей им мобильной активности, могут дополнительно подвергаться горизонтальному переносу генов посредством конъюгации.
- Конъюгативные плазмиды , которые передаются от донора к бактериям-реципиентам посредством конъюгации.
В отличие от плазмид и фагов интегративные и конъюгативные элементы не могут оставаться во внехромосомной форме в цитоплазме бактериальных клеток и реплицируются только с той хромосомой, в которой они находятся.
ICE имеют структуру, организованную в три генных модуля, отвечающих за их интеграцию с хромосомой, вырезание из генома и конъюгацию, а также регуляторные гены. [1] [3] Все интегративные и конъюгативные элементы кодируют интегразы, которые необходимы для контроля удаления, переноса и интеграции ICE. Репрезентативным примером ICE-интеграз является интеграза, кодируемая фагом лямбда. Переносу интегрированного элемента ICE от донора к бактерии-реципиенту должно предшествовать его удаление из хромосомы, чему способствуют небольшие ДНК-связывающие белки , так называемые факторы направленности рекомбинации. Динамика процессов интеграции и иссечения специфична для каждого интегративного и конъюгативного элемента. [1]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Возняк Р.А., Вальдор М.К. (август 2010 г.). «Интегративные и конъюгативные элементы: мозаичные мобильные генетические элементы, обеспечивающие динамический боковой поток генов». Обзоры природы. Микробиология . 8 (8): 552–63. дои : 10.1038/nrmicro2382 . ПМИД 20601965 . S2CID 21460836 .
- ^ Буррус В., Марреро Дж., Уолдор М.К. (май 2006 г.). «Нынешняя эпоха ICE: биология и эволюция интегрирующих конъюгативных элементов, связанных с SXT». Плазмида . 55 (3): 173–83. doi : 10.1016/j.plasmid.2006.01.001 . ПМИД 16530834 .
- ^ Jump up to: а б с Буррус В., Уолдор, депутат Кнессета (июнь 2004 г.). «Формирование бактериальных геномов с помощью интегративных и конъюгативных элементов» . Исследования в области микробиологии . 155 (5): 376–86. дои : 10.1016/j.resmic.2004.01.012 . ПМИД 15207870 .
- ^ Гаррисс Дж., Уолдор М.К., Буррус В. (декабрь 2009 г.). «Элементы, кодирующие мобильную устойчивость к антибиотикам, способствуют их собственному разнообразию» . ПЛОС Генетика . 5 (12): e1000775. дои : 10.1371/journal.pgen.1000775 . ПМК 2786100 . ПМИД 20019796 .
- ^ Ситкевич И., Грин Н.М., Го Н., Мерегетти Л., Массер Дж.М. (апрель 2011 г.). «Латеральный перенос гена стрептококкового элемента ICE RD2 (область различия 2), кодирующего секретируемые белки» . БМК Микробиология . 11:65 . дои : 10.1186/1471-2180-11-65 . ПМЦ 3083328 . ПМИД 21457552 .
- ^ Чеккарелли Д., Даккорд А., Рене М., Буррус В. (август 2008 г.). «Идентификация источника переноса (oriT) и нового гена, необходимого для мобилизации семейства SXT/R391 интегрирующих конъюгативных элементов» . Журнал бактериологии . 190 (15): 5328–38. дои : 10.1128/JB.00150-08 . ПМЦ 2493277 . ПМИД 18539733 .