细菌整合子研究进展论文

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1、细菌整合子研究进展论文【摘要】整合子是近年来在细菌中发现的一种可移动性基因元件，通过位点特异性重组捕获并表达外源性基因盒，是导致耐药基因在细菌间水平播散的重要原因。本文就整合子的发现、结构、分类；基因盒的结构、来源；整合子对基因盒的捕获、剪切与表达；整合子与细菌耐药性的关系以及整合子的检测等方面进行综述。【关键词】整合子；基因盒；耐药基因；耐药性ABSTRACTIntegronsaremobileDNAelementsthatportantrolesinthehorizontaldisseminationofdrugresistanceg

2、enesinbacteria.Thispaperrevieents)或简称为“整合子”。2整合子的结构和分类2.1整合子的结构整合子的结构如图1所示，由3个部分组成：5′保守末端(5′conservedsegment,5′CS)、3′保守末端(3′conservedsegment,3′CS)和两者之间的可变区(variableregion)。5′CS是整合子的基本结构，包括编码整合酶(integrase,IntI)的基因(intI)、整合子重组位点attI和整合子可变区启动子(Pant)［6］。IntI属于酪氨酸整合酶家族，催化基因盒在整

3、合子重组位点attI和基因盒重组位点attC之间的整合和剪切。整合酶基因带有自己的启动子Pint。attI位于整合酶基因的上游，是外源基因盒整合到整合子上的位点。启动子Pant指导下游可变区中自身不带有启动子的基因盒中基因的表达。启动子Pant的方向与Pint的方向相反。可变区带有不同数量和功能的基因盒，但可变区并不是整合子的基本结构，有的整合子在5′CS和3′CS之间没有基因盒插入［7］。3′CS因整合子的种类不同而异。2.2整合子的分类整合子常根据intI基因DNA序列的不同进行分类，研究较多的主要有以下4类：第一类整合子最常见，从临床

4、菌株中发现的整合子大多属于此类。其整合酶IntI1含有337个氨基酸。5′CS有编码IntI1的基因intI1、重组位点attI1和启动子Pant。其中Pant位于IntI1的编码框内，有的整合子还有启动子P2［1］。大多数第一类整合子的3′CS包括3个开放读码框(ORF)：磺胺耐药基因(sul1)，季铵盐化合物及溴乙锭的耐受基因(qacE△1)及功能不明的ORF5［8］。可变区带有不同数量的基因盒，大部分是编码各种抗生素抗性的耐药基因盒。第二类整合子存在于Tn7或它的衍生物上，其整合酶基因intI2被一个终止密码子中断，是缺陷的整合酶基因

5、，它的产物IntI2约有318个氨基酸，与IntI1有40%的同源性［9，10］。IntI2不能催化基因盒的整合与剪切。目前仅发现核苷转移酶基因aadAla、甲氧苄啶耐药基因dhfr及链丝霉素耐药基因sat位于该类整合子上。现已在沙门菌、志贺菌和不动杆菌中发现第二类整合子。第三类整合子最初由Arakaobileintegrons)和超级整合子［14］。移动性整合子与移动性基因元件结合在一起，可伴随移动性基因元件一起移动，与细菌耐药基因的播散密切相关。超级整合子位于染色体上并成为染色体的一部分而不能自由移动。3基因盒的结构和来源3.1基因盒的

6、结构基因盒是一种可移动性基因元件，可以环状的形式独立存在，也可整合入整合子中而成为整合子结构的一部分［1］。基因盒的结构如图2，由单一基因(结构基因)和一个整合位点attC组成。由于第一个被发现的attC长度为59bp，所以attC又称为59碱基元件(59baseelements，59be)。第四类整合子的attC位点称为霍乱弧菌重复序列(Vibriocholerarepetitivesequences，VCRs)。attC位点的长度为57～141bp，是一个不完全的反向重复序列，并含有可被整合酶识别的特异性整合位点。attC位点的两端分别

7、为一7碱基对的保守片段，分别称为核心位点(coresite，CS)和反向核心位点(inversecoresite，ICS)。核心位点的共同序列为GTTRRRY(R：嘌吟，Y：嘧啶)，核心位点位于attC位点的右侧，互补的反向核心位点序列为RYYYAAC，位于attC位点的左侧。当游离的环状基A：环状基因盒；B：线性基因盒图2基因盒的结构(重组位点用垂直箭头标出)因盒在整合酶的催化下与整合子的attI发生位点特异性重组时，重组交换发生在attC核心位点GTT中的G和第一个T之间，核心位点GTT及G左侧碱基突变对整合频率影响较大［15］。3.2

8、基因盒的来源基因盒的起源至今还不清楚。由于大多数基因盒中的结构基因都没有自己的启动子，同时attC的不完全反向重复序列可形成茎环结构，类似于不依赖ρ因子的转录终止结构［16］，推