Hispanopedia WikiEl gen rpoB codifica la subunidad β de la ARN polimerasa bacteriana y la ARN polimerasa homóloga codificada por plástidos (PEP). Codifica 1342 aminoácidos en E. coli , lo que lo convierte en el segundo polipéptido más grande en la célula bacteriana. [1] Es el objetivo de la familia de antibacterianos de la rifamicina , como la rifampicina . [2] Las mutaciones en rpoB que confieren resistencia a las rifamicinas lo hacen alterando los residuos de unión al fármaco de la proteína, lo que reduce la afinidad por estos antibióticos. [3] [4]
Algunas bacterias contienen múltiples copias del gen ARNr 16S , que se utiliza comúnmente como marcador molecular para estudiar la filogenia . En estos casos, el gen rpoB de copia única se puede utilizar para estudiar la diversidad microbiana. [5] [6]
Un inhibidor de la transcripción en bacterias, la tagetitoxina , también inhibe la PEP, lo que demuestra que el complejo que se encuentra en las plantas es muy similar a la enzima homóloga en las bacterias. [7]
Resistencia a los medicamentos
En una bacteria sin las mutaciones adecuadas en rpoB, la rifampicina se une a un sitio cerca de la bifurcación en la subunidad β y evita que la polimerasa transcriba más de dos o tres pares de bases de cualquier secuencia de ARN y detenga la producción de proteínas dentro de la célula. [8] [9] Las bacterias con mutaciones en los loci adecuados a lo largo del gen rpoB son resistentes a este efecto. [8] [9]
Los estudios iniciales fueron realizados por Jin y Gross para generar mutaciones rpoB en E. coli que conferían resistencia a la rifampicina. Se identificaron tres grupos de mutaciones, el grupo I en los codones 507-533, el grupo II en los codones 563-572 y el grupo III en el codón 687. [1] [10] La mayoría de estas mutaciones se encuentran dentro de una región de 81 pares de bases (pb) en el grupo I, denominada "Región Determinante de Resistencia a la Rifampicina (RRDR)". [9] Esta resistencia se asocia típicamente con una mutación en la que una base en el ADN se sustituye por otra y la nueva secuencia codifica un aminoácido con una cadena lateral grande que inhibe la unión de las moléculas de rifampicina a la polimerasa. [9]
Existen mutaciones adicionales que pueden ocurrir en la subunidad β de la polimerasa que se encuentran lejos del sitio de unión de la rifampicina y que también pueden provocar una resistencia leve. [8] Esto indica potencialmente que la forma de estas áreas puede afectar la formación del sitio de unión de la rifampicina. [8]
Las sondas de ácido nucleico pueden detectar mutaciones en rpoB que confieren resistencia a la rifampicina. En el caso de Mycobacterium tuberculosis , las mutaciones resistentes a la rifamicina que se encuentran con mayor frecuencia involucran los codones 516, 526 y 531 (numerados, por convención, como en Escherichia coli rpoB ). [11] [12] Estas mutaciones dan como resultado una alta resistencia a la rifampicina con una pérdida de aptitud relativamente baja. [8] En el caso de Staphylococcus aureus , la mutación resistente a la rifamicina que se encuentra con mayor frecuencia involucra el codón 526. [13]
Además de impartir resistencia a la rifampicina, se han identificado ciertas mutaciones de rpoB en el 70% de las cepas de S. aureus vancomicina intermediaria (VISA). [8]
Efectos fisiológicos de las mutaciones del gen rpoB
Las regiones del gen rpoB que son susceptibles a mutaciones suelen estar bien conservadas, lo que indica que son importantes para la vida. [9] Esto hace que sea muy probable que las mutaciones dentro de estas regiones tengan algún efecto sobre la aptitud general del organismo. [9] Estos cambios fisiológicos pueden incluir una tasa reducida de crecimiento, mayor sensibilidad a aumentos o disminuciones de temperatura y alteraciones en las propiedades de elongación de la cadena de ARN y terminación de la transcripción. [8] Sin embargo, estos cambios no son universales en todas las bacterias. Una mutación en el codón 450 de M. tuberculosis conduce a una pérdida menor de aptitud, mientras que la mutación correspondiente en S. aureus da como resultado bacterias apenas capaces de sobrevivir. [8]
Se ha observado que en Neisseria meningitidis las mutaciones de rpoB aumentan la expresión de enzimas que participan en el metabolismo de carbohidratos, así como enzimas involucradas en el ciclo del ácido cítrico y en la elongación de la transcripción. [8] Al mismo tiempo, las enzimas involucradas en la producción de ATP, la división celular y el metabolismo de lípidos están reguladas a la baja o se expresan a un nivel inferior al normal. [8]
En M. tuberculosis, las mutaciones en el gen rpoB pueden aumentar significativamente la regulación de la sintetasa de policétido , lo que podría indicar una mayor producción de dimicocerosato de ftiocerol, un lípido producido por M. tuberculosis e implicado en la virulencia de la bacteria. [8] Las mutaciones también afectan la unión del promotor, la elongación, la terminación y los procesos de reparación acoplados a la transcripción en la propia ARN polimerasa. [8] Debido a esto, las mutaciones de rpoB se utilizaron para estudiar los mecanismos de transcripción antes de que el interés se desplazara a su capacidad para impartir resistencia a los antibióticos. [9] Las mutaciones particulares pueden incluso dar lugar a cepas de M. tuberculosis que crecen mejor en presencia de rifampicina que cuando el antibiótico no está presente. [9]
En las bacterias que se utilizan para producir antibióticos naturales como la eritromicina ( Saccharopolyspora erythraea ) y la vancomicina ( Amycolatopsis orientalis ), ciertas mutaciones de rpoB pueden aumentar la producción de antibióticos por parte de las bacterias con esas mutaciones. [9]
Referencias
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