Остров патогенности
Острова патогенности ( PAI ), как они были названы в 1990 году, представляют собой отдельный класс геномных островов , приобретенных микроорганизмами посредством горизонтального переноса генов . [ 1 ] [ 2 ] Острова патогенности встречаются как у животных, так и у растительных патогенов. [ 2 ] Кроме того, PAI обнаруживаются как у грамположительных, так и у грамотрицательных бактерий . [ 2 ] Они передаются посредством событий горизонтального переноса генов, таких как перенос с помощью плазмиды , фага или конъюгативного транспозона . [ 3 ] Таким образом, PAI способствуют развитию способности микроорганизмов.
Один вид бактерий может иметь более одного PAI. Например, у сальмонеллы их минимум пять. [ нужна ссылка ]
Аналогичная геномная структура у ризобий называется островом симбиоза .
Характеристики
[ редактировать ]Острова патогенности (PAI) представляют собой кластеры генов, включенные в геном (хромосомно или внехромосомно) патогенных организмов, но обычно отсутствующие у непатогенных организмов того же или близкородственного вида. [ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] Они могут располагаться на бактериальной хромосоме, переноситься внутри плазмиды или обнаруживаться в геномах бактериофагов. [ 2 ] Содержание GC и использование кодонов островов патогенности часто отличаются от такового в остальной части генома, что потенциально помогает их обнаружению в пределах данной последовательности ДНК, если только донор и реципиент PAI не имеют схожего содержания GC. [ 2 ]
PAI представляют собой дискретные генетические единицы, окруженные прямыми повторами , инсерционными последовательностями или генами тРНК, которые действуют как сайты рекомбинации в ДНК. Также могут присутствовать гены скрытой подвижности, что указывает на происхождение трансдукции. [ 3 ] PAI окружены прямыми повторами; последовательность оснований на двух концах вставленной последовательности одинакова. Они несут функциональные гены, такие как интегразы , транспозазы , фагоцитоз или часть инсерционных последовательностей , обеспечивающие вставку в ДНК хозяина. [ 2 ] PAI часто связаны с генами тРНК , которые нацелены на сайты этого события интеграции. [ 2 ] Они могут быть перенесены как единое целое в новые бактериальные клетки, тем самым придавая вирулентность ранее доброкачественным штаммам. [ 4 ]
PAI, тип мобильного генетического элемента , может иметь размер от 10 до 200 т.п.н. и кодировать гены , которые способствуют вирулентности соответствующего патогена. [ 2 ] Островки патогенности несут гены, кодирующие один или несколько факторов вирулентности, включая, помимо прочего, адгезины , системы секреции (например, систему секреции типа III ), токсины , инвазины , модулины , эффекторы , суперантигены , системы поглощения железа, синтез о-антигена, сыворотку. устойчивость, иммуноглобулина А протеазы , апоптоз , синтез капсул и онкогенез растений с помощью Agrobacterium tumefaciens . [ 2 ]
Существуют различные комбинации регуляции с участием островов патогенности. Первая комбинация заключается в том, что остров патогенности содержит гены, регулирующие гены вирулентности, закодированные в PAI. [ 2 ] Вторая комбинация заключается в том, что остров патогенности содержит гены, регулирующие гены, расположенные за пределами острова патогенности. [ 2 ] Кроме того, регуляторные гены за пределами PAI могут регулировать гены вирулентности на острове патогенности. [ 2 ] Гены регуляции, обычно кодируемые PAI, включают AraC-подобные белки и двухкомпонентные регуляторы ответа. [ 2 ]
PAI можно считать нестабильными участками ДНК, поскольку они подвержены делециям или мобилизации. [ 2 ] Это может быть связано со структурой PAI с прямыми повторами, инсерционными последовательностями и ассоциацией с тРНК, которая обеспечивает делецию и мобилизацию на более высоких частотах. [ 3 ] Кроме того, делеции островков патогенности, встроенные в геном, могут привести к разрушению тРНК и впоследствии повлиять на метаболизм клетки. [ 4 ]
Примеры
[ редактировать ]- Островок P-бабочек содержит факторы вирулентности, такие как гемолизин, пили, цитотоксический фактор некроза и уропатогенный специфический белок (USP). [ 6 ]
- Yersinia pestis имеет гены, регулирующие поглощение и хранение железа. Остров I высокой патогенности
- Сайты сальмонеллы SP1 и SP2. [ 4 ]
- Rhodococcus equi viruence кодирует факторы вирулентности для пролиферации в макрофагах. Плазмидный остров патогенности
- Семейство SaPI островов патогенности Staphylococcus aureus , мобильных генетических элементов, кодирует суперантигены , включая ген токсина синдрома токсического шока , и мобилизуется с высокой частотой специфическими бактериофагами . [ 7 ]
- Фаг кодирует холерный токсин холерного вибриона , дифтерийный токсин Corynebacterium diphtheriae , нейротоксины Clostridium botulinum и цитотоксин Pseudomonas aeruginosa . [ 3 ]
- Helicobacter pylori имеет два штамма, один из которых более вирулентен, чем другой, из-за наличия Cag- острова патогенности. [ 3 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хакер, Дж; Бендер, Л; Отт, М; и др. (1990). «Делеции хромосомных областей, кодирующих фимбрии и гемолизины, происходят in vivo и in vitro в различных внекишечных изолятах Escherichia coli». Микроб. Патог . 8 (3): 213–25. дои : 10.1016/0882-4010(90)90048-У . ПМИД 1974320 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Хакер, Дж; Капер, Дж. Б. (2000). «Острова патогенности и эволюция микробов». Анну Рев Микробиол . 54 : 641–679. дои : 10.1146/аннурев.микро.54.1.641 . ПМИД 11018140 . S2CID 1945976 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Хакер, Дж.; Блюм-Олер, Г.; Мюльдорфер, И.; Чапе, Х. (1997). «Островки патогенности вирулентных бактерий: строение, функции и влияние на эволюцию микробов» . Молекулярная микробиология . 23 (6): 1089–1097. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.3101672.x . ПМИД 9106201 . S2CID 27524815 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Гройсман Э (1996). «Острова патогенности: бактериальная эволюция в квантовых скачках» . Клетка . 87 (5): 791–794. дои : 10.1016/s0092-8674(00)81985-6 . ПМИД 8945505 . S2CID 173554 .
- ^ Капер Дж.Б., Хакер Дж., ред. 1999. Острова патогенности и другие мобильные элементы вирулентности. Вашингтон, округ Колумбия: Am. Соц. Микробиол. 1-11.
- ^ Накано М. и др. 2001 Структурное и последовательностное разнообразие острова патогенности уропатогенной Escherichia coli, кодирующего белок USP.
- ^ Линдси, Дж.А.; Рузин А; Росс, ХФ; и др. (июль 1998 г.). «Ген токсина токсического шока содержится в семействе мобильных островков патогенности у Staphylococcus aureus» . Молекулярная микробиология . 29 (2): 527–43. дои : 10.1046/j.1365-2958.1998.00947.x . ПМИД 9720870 . S2CID 30680160 .