Происхождение генных кассет устойчивости к антибиотикам
Происхождение генов устойчивости к антибиотикам, входящих в состав интегронов , несмотря на многочисленные исследования их структуры и механизмов интеграции, в значительной мере остается загадочным. Действительно, в отличие от обычных генов, гены, входящие в состав интегронов, лишены собственных промоторов. Описан только один случай, когда кассетный ген cml , обеспечивающий устойчивость к хлорамфениколу , содержал собственный промотор [ Bissonnette, 1991 ]. В этой связи представляется немаловажным выяснить, имеют ли кассетные гены устойчивости к антибиотикам своих аналогов (сородичей) среди автономно функционирующих генов. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что родственные гены могут существовать в двух вариантах: в виде активных генов и в виде генов кассетных и, следовательно, они должны иметь общее происхождение. Так, высокий уровень гомологии был обнаружен между catB-генами , кодирующими ацетилтрансферазы хлорамфеникола , входящие в состав семейства CatB. При этом три catB-гена обнаружили в составе кассет, а один, обычный, - в хромосоме P.aeruginosa [ Bunny, 1995 ]. В случае генов, кодирующих фосфотрансферазы ( aph-генов ), наблюдали обратную картину: большинство aph-генов были автономными и только один из них, aphA15 обнаружен у Achromobacter xylosoxidans в интегроне In70 [ Riccio, 2001 ].
Наиболее убедительные данные в пользу происхождения кассетных генов от обычных получены при исследовании генов из семейства аденилтрансфераз ( aadA ). Одни из них были обнаружены в составе интегронов, другие как автономные гены. Продукты тех и других имели высокий уровень гомологии (от 80-85% до 95%), а 112 аминокислот были консервативными у всех. Наибольшая гомология на уровне ДНК (95%) обнаружена между активным aadA-геном стрептомицин-устойчивого мутанта Corynebacterium acetoacidophilum и кассетным геном aadA2 , входящим в состав интегрона In4. При этом из общего числа 779 нуклеотидов последние 437 были полностью идентичны. Однако, на флангах этих генов гомология отсутствовала, а в гене aadA C. acetoacidophilum не удалось обнаружить каких либо следов 59-be элемента . Высокий уровень гомологии между двумя генами позволил предположить, что активный ген aadA C. acetoacidophilum является прямым предшественником кассетного гена aadA2 [ Partridge, 2002 ]. Следует отметить, что несколько белков AadA , кодируемых обычными генами, были идентифицированы и у других штаммов грамотрицательных и грамположительных бактерий, например AAD(3'')(9) , найденный в штамме Salmonella enterica , и AAD(9) , найденный в устойчивых штаммах различных видов бактерий (в транспозоне Tn554 из S.aureus , в штаммах Enterococcus faecalis и Legionella longbeachae [ Partridge, 2002 ].
В нескольких случаях удалось идентифицировать в составе интегронов кассетные гены, определяющие устойчивость к таким новым антибиотикам, как имипенем ( ген металло-лактамазы ) [ Senda, 1996 ], амикацин и нетилмицин [ Bunny, 1995 ].
