Integron

Integronide jaotus

Integronid jagatakse kahte põhilisse rühma:

Multiresistentsed integronid (MRI)

Resistentsed integronid võivad üle kanduda nii samast kui ka erinevast liigist bakterite ühest rakust teise, samuti võivad ülekanded toimuda ka kromosoomide ja plasmiidide vahel. 
Multiresistentsed integronid on liigitatud klassidesse int geenide järjestuste alusel.

Superintegronid (SI)

Superintegrone on leitud mitmesuguste proteobakterite kromosoomidest. Nad võivad kodeerida erinevaid funktsioone (kaasa arvatud desinfitseerimisvahendi- ja antibiootikumresistentsust), samas kui integronid kodeerivad resistentsust ainult ühele või (sagedamini) mitmele antibiootikumile.
Tavaliselt kasutatakse integroni mõistet üksnes multiresistentsete integronide puhul, kuna superintegronid on harva esinevad ja neid on vähem uuritud.

Resistentsus

Enamik integrone, mis kodeerivad antibiootikumresistentsust, on leitud gramnegatiivsetest bakteritest (nt Pseudomonas spp, Acinetobacter spp, Vibrio spp ja paljudest enterobakterite liikidest). Ometi on antibiootikumresistentsust kodeerivaid integrone kirjeldatud ka korünebakterite liikidel, mükobakteritel ja bakteril Enterococcus faecalis.
Kõige sagedamini esinenud resistentsustüüp on β-laktaamresistentsus. Teised kirjeldatud tüübid on aminoglükosiid-, kloroamfenikool-, rifampitsiin-, trimetopriim- ja sulfoonamiidresistentsus. Kõik need resistentsustüübid on kombineeritud β-laktaamresistentsusega. Järelikult on integron-vahendatud resistentsus enamikul juhtudel multiresistentsus (multidrug resistance). Integronide kliiniline tähtsus on peamiselt see, et ühe antibiootikumi kasutamisel võidakse aktiveerida kogu geeni kasseti ekspressioon. Sellest järeldub, et bakteritüvi võib kokkupuutel ühe antibiootikumiga muutuda multiresistentseks mitmetele antibiootikumidele.

Integroni geenikassetid

Integroni geenikassetid sisaldavad avatud lugemisraami, mis on ilma promootorita, ja rekombinatsioonisaiti attC või 59-be (59-base element). Kassetid võivad olla nii vabad ringikujulised molekulid, mis ei ole võimelised replikatsiooniks, kui ka integreeritud attI saiti. 
Teadaolevalt on integronides üle saja mitmesuguse kasseti. Rohkem kui 70 erinevat kassetti sisaldavad geene, mis kodeerivad paljusid meditsiinis kasutatud antibiootikume: aminoglükosiid, β-laktamaas, klooramfenikool, trimetopriim, erütromütsiin ja rifampitsiin.

Integroni platvorm

Integroni platvorm sisaldab integraasi geeni, mis kuulub türosiini rekombinaasi perekonda, tugevat promootorit Pₐₙₜ ja rekombinatsiooni primaarsaiti attI. Integraas katalüüsib koht-spetsiifilist rekombinatsiooni homoloogsete järjestuste vahel (tuuma piirkonnas, attI ja attC saitide piires). Selle tulemusel geenikassett integreerub integroni platvormi (3’ otsast promootorini Pₐₙₜ). Pärast seda on kassett võimeline ekspresseeruma Pₐₙₜ-i poolt. Tuleb rõhutada, et kui enamikul geenikassettidel ei ole promootoreid, võib nende ekspressioon olla indutseeritud ainult pärast kassettide seostumist integroni platvormi. Integron sisaldab tihti mitmeid kassette ja kõik need on ekspresseeritud promoooerilt Pₐₙₜ.

Integronides sisalduvate antibiootikumresistentsete geenide päritolu

Antibiootikumresistentsust kodeerivate geenikassettide päritolu on suuresti teadmata, vaatamata mitmetele uuringutele nende struktuuri ja integratsioonimehhanismide kohta. On teada, et integrone moodustavad geenid on promootoriteta. Seni on kirjeldatud ainult üht erandit: promootorit sisaldav geenikassett cml, mis vastutab kloroamfenikooli resistentsuse eest.
Analüüsid on näidanud lähedaste geenide olemasolu kas aktiivsete geenidena või geenikassettidena, millest võib eeldada, et neil on ühine päritolu. (Näiteks on leitud kõrge homoloogia catB geenide vahel, mis kodeerivad kloroamfenikooli atsetüültransferaase.)
Kõige veenvamad andmed, mis annavad tunnistust, et geenikassetid tulenevad tavalistest geenidest, on kogutud uuringutest geenide kuuluvusest adenüültranferaaside perekonda (aadA). Mõned neist on kindlaks tehtud integronides, teised on autonoomsed. Sellist tüüpi geenide produktidel on kõrge homoloogia (80–95%) ja nad sisaldavad 112 aminohapet.
Kõrgeim homoloogia on leitud aktiivse geeni aadA (bakteri Corynebacterium acetoacidophilum streptomütsiin-resistentsest mutandist) ja (In4 integronis asuva) geeni kasseti aadA2 vahel. On märkimisväärne, et kogu 779 kromosoomist viimased 437 on täiesti identsed. Kõrge homoloogsus kahe geeni vahel vihjab, et aktiivne geen aadA C. Acetoacidophilum tüvest on otsene prekursor aadA2 geeni kassetile. Mitmed aadA proteiinid, mis on kodeeritud tavaliste geenide poolt, on tuvastatud ka teistest gramnegatiivsete ja grampositiivsete bakterite tüvedest. Nendeks on näiteks AAD(3’’)(9), bakteri Salmonella enterica tüvest ja AAD(9), erinevate bakteriliikide resistentsetest tüvedest.