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Integran

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 ...

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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 integrados en una estructura genética específica llamada casete genético (término que últimamente se está cambiando a casete de integrón) que generalmente contiene 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 sitio-específicas mediadas por la integrasa.

Descubrimiento

Los integrones se descubrieron inicialmente en plásmidos conjugativos por su papel en la resistencia a los antibióticos . [ 2 ] De hecho, estos integrones móviles, como se les conoce ahora, pueden transportar diversos casetes que contienen genes relacionados casi exclusivamente con la resistencia a los antibióticos. Estudios posteriores han concluido que los integrones son elementos cromosómicos y que su movilización hacia los plásmidos ha sido favorecida por los 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 estén integrados 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 resulta en 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 génicos 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 confiere al modo de reconocimiento del sitio attC características únicas. [ 4 ] La integración de casetes génicos dentro de un integrón también proporciona un promotor Pc que permite la expresión de todos los casetes en la matriz, de forma 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 bacterias. [ 5 ] En 2025, dos grupos descubrieron que muchos casetes codifican proteínas antifago bacterianas; estas se transportan tanto en integrones móviles [ 6 ] como en integrones cromosómicos sedentarios. [ 7 ]

Estructura

Dibujos animados
Ilustración de los componentes del integrón y un elemento genético móvil, que muestra la ubicación potencial de su inserción en el casete (en polaco).

Un integrón se compone mínimamente de: [ 8 ] [ 9 ]

  • un gen que codifica una recombinasa específica de sitio : intI , perteneciente a la familia de las integrasas.
  • un sitio de recombinación proximal : attI , que es reconocido por la integrasa [ 10 ] y en el cual se pueden insertar casetes de genes.
  • un promotor: Pc , que dirige la transcripción de genes codificados en casete.

casetes genéticos

Además, un integrón generalmente contiene uno o más casetes de genes que se han incorporado a él. Los casetes de genes pueden codificar genes para la resistencia a antibióticos , [ 11 ] 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 estos se integren en el sitio attI , se escindan y sufran 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 larga matriz de casetes en el cromosoma pequeño de Vibrio cholerae . [ 12 ] [ 13 ] Desde entonces, el término se ha utilizado para integrones de diversas longitudes de matriz de casetes o para integrones en cromosomas bacterianos (en contraposición, por ejemplo, a los plásmidos). Actualmente se desaconseja el uso de "superintegrón" debido a que su significado no está claro. [ 12 ]

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 . [ 14 ]

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. 1 2 Hall, Ruth M.; Collis, Christina M. (2006-10-27). "Casetes de genes móviles e integrones: captura y propagación de genes por recombinación sitio-específica" . 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 de la amplia especificidad del ADN en la recombinación de integrones" . Nature . 440 (7088): 1157– 1162. Bibcode : 2006Natur.440.1157M . 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. Código bibliográfico : 2009Sci...324.1034G . doi : 10.1126/ciencia.1172914 . ISSN 0036-8075 . PMID 19460999 . S2CID 42334786 .   
  6. ^ Kieffer, Nicolás; Hipólito, Alberto; Ortiz-Miravalles, Laura; Blanco, Paula; Delobelle, Thomas; Vizuete, Patricia; Ojeda, Francisco Manuel; Jové, Thomas; Jurenas, Dukas; García-Quintanilla, Meritxell; Carvalho, André; Domingo-Calap, Pilar; Escudero, José Antonio (8 de mayo de 2025). "Los integrones móviles codifican sistemas de defensa de fagos" . Ciencia . 388 (6747) lecturas0915. Código Bib : 2025Ciencia...388S0915K . doi : 10.1126/science.ads0915 . hdl : 10261/392908 . ISSN 0036-8075 . PMID 40338999 .  
  7. ^ Darracq, Bautista; Littner, Eloi; Brunie, Manón; Bos, Julia; Kaminski, Pierre Alexandre; Depardieu, Florencia; Slesak, Weronika; Debatisse, Kevin; Touchon, María; Bernheim, Aude; Bikard, David; Le Roux, Frédérique; Mazel, Didier; Rocha, Eduardo PC; Botín, Céline (8 de mayo de 2025). "Integrantes cromosómicos sedentarios como biobancos de sistemas de defensa antifagos bacterianos" . Ciencia . 388 (6747) lecturas0768. Código Bib : 2025Ciencia...388S0768D . doi : 10.1126/science.ads0768 . ISSN 0036-8075 . PMID 40339013 .  
  8. ↑ Kovalevskaya, NP (2002). "Casetes de genes móviles e integrones". Biología molecular . 36 (2): 196– 201. doi : 10.1023/A:1015361704475 . S2CID 2078235 . 
  9. ↑ Hall R, Collis C, Kim M, Partridge S, Recchia G, Stokes H (1999) Casettes de genes móviles e integrones en la evolución .
  10. ↑ Hall, RM; Collis, CM (1995). "Casetes genéticos móviles e integrones: captura y propagación de genes mediante recombinación sitio-específica" . Microbiología molecular . 15 (4): 593– 600. doi : 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02368.x . PMID 7783631 . 
  11. ↑ 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 . 1 (1): 13. doi : 10.1038/s44259-023-00014-3 . PMC 11721406 . PMID 39843947 .  
  12. 1 2 Hall, RM; Stokes, HW (2004). "¿Integrones o superintegrones?" . Microbiology . 150 (Pt 1): 3– 4. doi : 10.1099/mic.0.26854-0 . PMID 14702391 . 
  13. ↑ 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 . 
  14. ↑ 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) e02296-16. doi : 10.1128/mBio.02296-16 . PMC 5371416 . PMID 28351923 .  

Lecturas adicionales

  • Collis, CM; Kim, MJ; Partridge, SR; Stokes, HW; Hall, RM (2002). "Caracterización del integrón de clase 3 y el sistema de recombinación sitio-específico 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 mediante 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 integrones