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Integrón

Los integrones son mecanismos genéticos que permiten a las bacterias adaptarse y evolucionar rápidamente mediante el almacenamiento y la expresión de nuevos genes. [1] Estos gen...

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Los integrones son mecanismos genéticos que permiten a las bacterias adaptarse y evolucionar rápidamente mediante el almacenamiento y la expresión de nuevos genes. [1] Estos genes están incrustados en una estructura genética específica llamada casete genético (un término que últimamente está cambiando a casete de integrón) que generalmente lleva un marco de lectura abierto (ORF) sin promotor junto con un sitio de recombinación ( attC ). Los casetes de integrón se incorporan al sitio attI de la plataforma del integrón mediante reacciones de recombinación específicas del sitio mediadas por la integrasa.

Descubrimiento

Los integrones se descubrieron inicialmente en plásmidos conjugativos a través de su papel en la resistencia a los antibióticos. [2] De hecho, estos integrones móviles, como se los conoce ahora, pueden transportar una variedad de casetes que contienen genes que están casi exclusivamente relacionados con la resistencia a los antibióticos. Estudios posteriores han llegado a la conclusión de que los integrones son elementos cromosómicos y que su movilización en plásmidos ha sido fomentada por transposones y seleccionada por el uso intensivo de antibióticos. La función de la mayoría de los casetes encontrados en los integrones cromosómicos sigue siendo desconocida.

Función integrón

El mantenimiento de los casetes requiere que se integren dentro de un elemento replicativo (cromosoma, plásmidos). La integrasa codificada por el integrón cataliza preferentemente dos tipos de reacción de recombinación: 1) attC x attC, que da como resultado la escisión del casete, 2) attI x attC, que permite la integración del casete en el sitio attI del integrón. Una vez insertado, el casete se mantiene durante la división celular. [3] Las integraciones sucesivas de casetes genéticos dan como resultado la formación de una serie de casetes. El casete integrado en último lugar es entonces el más cercano al promotor Pc en el sitio attI. El modo de recombinación catalizado por IntI implica ADN monocatenario estructurado y le da al modo de reconocimiento del sitio attC características únicas. [4] La integración de casetes genéticos dentro de un integrón también proporciona un promotor Pc que permite la expresión de todos los casetes en la matriz, de manera muy similar a un operón. [3] El nivel de expresión génica de un casete es entonces una función del número y la naturaleza de los casetes que lo preceden. En 2009, Didier Mazel y su equipo demostraron que la expresión de la integrasa IntI estaba controlada por la respuesta SOS bacteriana, acoplando así este aparato adaptativo a la respuesta al estrés en las bacterias. [5]

Estructura

Un integrón se compone mínimamente de: [6] [7]

Casetes de genes

Además, un integrón normalmente contendrá uno o más casetes de genes que se han incorporado a él. Los casetes de genes pueden codificar genes para la resistencia a los antibióticos , [9] aunque la mayoría de los genes en los integrones no están caracterizados. Una secuencia attC (también llamada 59-be) es una repetición que flanquea los casetes y permite que los casetes se integren en el sitio attI , se escindan y experimenten una transferencia horizontal de genes .

Aparición

Los integrones pueden encontrarse como parte de elementos genéticos móviles como plásmidos y transposones . Los integrones también pueden encontrarse en los cromosomas .

Terminología

El término superintegrón se aplicó por primera vez en 1998 (pero sin definición) al integrón con una matriz de casetes larga en el cromosoma pequeño de Vibrio cholerae . [10] [11] Desde entonces, el término se ha utilizado para integrones con varias longitudes de matriz de casetes o para integrones en cromosomas bacterianos (en comparación con, por ejemplo, plásmidos). Actualmente, se desaconseja el uso de "superintegrón" ya que su significado no está claro. [10]

En un uso más moderno, un integrón ubicado en un cromosoma bacteriano se denomina integrón cromosómico sedentario , y uno asociado con transposones o plásmidos se denomina integrón móvil . [12]

Referencias

  1. ^ Antonio Escudero, José; Mazel, Didier; Nivina, Alexandra; Botín, Céline (2015). "ASMscience | The Integron: Adaptación bajo demanda". Espectro de Microbiología . 3 (2): MDNA3–0019–2014. doi : 10.1128/microbiolspec.mdna3-0019-2014. PMID  26104695.
  2. ^ Mazel (2006). "Integrones: agentes de la evolución bacteriana". Nature Reviews Microbiology . 4 (8): 608– 620. doi :10.1038/nrmicro1462. PMID  16845431. S2CID  4407151.
  3. ^ ab Hall, Ruth M.; Collis, Christina M. (27 de octubre de 2006). "Casetes de genes móviles e integrones: captura y propagación de genes mediante recombinación específica de sitio". Microbiología molecular . 15 (4): 593– 600. doi : 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x . ISSN  0950-382X. PMID  7783631. S2CID  16476838.
  4. ^ MacDonald, Douglas; Demarre, Gaëlle; Bouvier, Marie; Mazel, Didier; Gopaul, Deshmukh N. (2006). "Base estructural para una amplia especificidad del ADN en la recombinación de integrones". Nature . 440 (7088): 1157– 1162. doi :10.1038/nature04643. ISSN  0028-0836. PMID  16641988. S2CID  4403903.
  5. ^ Guérin, Émilie; Cambray, Guillaume; Sánchez-Alberola, Neus; Campoy, Susana; Erill, Iván; Da Re, Sandra; González-Zorn, Bruno; Barbé, Jordi; Estrategia, Marie-Cécile; Mazel, Didier (22 de mayo de 2009). "La respuesta SOS controla la recombinación de integrones". Ciencia . 324 (5930): 1034. doi : 10.1126/ciencia.1172914. ISSN  0036-8075. PMID  19460999. S2CID  42334786.
  6. ^ Kovalevskaya, NP (2002). "Cassettes de genes móviles e integrones". Biología molecular . 36 (2): 196– 201. doi :10.1023/A:1015361704475. S2CID  2078235.
  7. ^ Hall R, Collis C, Kim M, Partridge S, Recchia G, Stokes H (1999) Casetes de genes móviles e integrones en la evolución.
  8. ^ Hall, RM; Collis, CM (1995). "Casetes génicos móviles e integrones: captura y propagación de genes mediante recombinación específica de sitio". Microbiología molecular . 15 (4): 593– 600. doi : 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x . PMID  7783631.
  9. ^ Hipólito, Alberto; García-Pastor, Lucía; Vergara, Ester; Jové, Thomas; Escudero, José Antonio (2023). "Perfil y niveles de resistencia de 136 genes de resistencia a integrones". npj antimicrobianos y resistencia . doi : 10.1038/s44259-023-00014-3 .
  10. ^ ab Hall, RM; Stokes, HW (2004). "¿Integrones o superintegrones?". Microbiología . 150 (Pt 1): 3– 4. doi : 10.1099/mic.0.26854-0 . PMID  14702391.
  11. ^ Mazel, D.; Dychinco, B.; Webb, VA; Davies, J. (1998). "Una clase distintiva de integrón en el genoma de Vibrio cholerae". Science . 280 (5363): 605–8 . Bibcode :1998Sci...280..605M. doi :10.1126/science.280.5363.605. PMID  9554855.
  12. ^ Botín, Céline; Nivina, Alexandra; Cury, Jean; Escudero, José Antonio; Ducos-Galand, Magaly; Bikard, David; Rocha, Eduardo PC; Mazel, Didier (3 de mayo de 2017). "Las diferencias en la dinámica de escisión del casete Integron dan forma a una compensación entre la capacidad de evolución y la capacitancia genética". mBio . 8 (2). doi :10.1128/mBio.02296-16. PMC 5371416 . PMID  28351923. 

Lectura adicional

  • Collis, CM; Kim, MJ; Partridge, SR; Stokes, HW; Hall, RM (2002). "Caracterización del integrón de clase 3 y el sistema de recombinación específico del sitio que determina". Journal of Bacteriology . 184 (11): 3017– 3026. doi :10.1128/jb.184.11.3017-3026.2002. PMC  135066 . PMID  12003943.
  • Tosini, F; Visca, P; Luzzi, I; Dionisi, AM; Pezzella, C; Petrucca, A; Carattoli, A (1998). "Resistencia a múltiples antibióticos transmitida por integrones de clase 1 transportada por plásmidos IncFI e IncL/M en Salmonella enterica serotipo typhimurium". Antimicrob Agents Chemother . 42 (12): 3053– 8. doi :10.1128/aac.42.12.3053. PMC  105998 . PMID  9835490.
  • Mazel, D (2006). "Integrones: agentes de la evolución bacteriana". Nature Reviews Microbiology . 4 (8): 608– 620. doi :10.1038/nrmicro1462. PMID  16845431. S2CID  4407151.
  • IntegronFinder: una herramienta para detectar integrones en genomas bacterianos
  • INTEGRALL - La base de datos de Integron


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