Integron

**Integron** on geneetiline struktuur, mis sisaldades geenikassette, tagab horisontaalse geeni ülekande, olles võimeline püüdma fragmente võõrast DNA-st, ning mängib olulist rolli antibiootikumiresistentsete geenide levikus ja bakterigenoomide evolutsioonis.

Kuigi integrone on leitud nii transposoonidest, plasmiididest kui ka bakteri kromosoomist, on neil kõigil samad põhitunnused, nimelt integraasi geen *intI* ja rekombinatsiooni sait *attI*, mis võimaldab püüda geenikassette.

## Integronide liigitus
Integronid liigitatakse kahte põhirühma.
#### Multiresistentsed integronid (MRI)
Resistentsed integronid võivad üle kanduda nii samast kui ka eri liigist bakterite ühest rakust teise, samuti võivad ülekanded toimuda ka kromosoomide ja plasmiidide vahel. 
Multiresistentsed integronid on liigitatud klassidesse *int* geenide järjestuste alusel.

##### Klass 1 integronid
See on kõige levinum klass integrone. Klass 1 integronidel on suur hulk erinevaid sisestruktuure ja neid on leitud paljudest geneetilistest üksustest, näiteks pasmiididest (R46, R388 ja R751) ja transposoonidest (Tn21 ja Tn1696). Integroni 3’ konserveerunud järjestus sisaldab sulfoonamiid-resistentset geeni sul1 ja kahte avatud lugemisraami (ORF5 ja ORF4). 5’ järjestuses on promootor Pant, *att1* lõik ja *intI1* geen. Kui 5’ järjestus on sama kõigis klass 1 integronides, siis 3’ järjestus ulatub eri kaugustele üle *sul1* geeni.

##### Klass 2 integronid
Neid on leitud transposoonist Tn7 ja sellega sarnastest derivaatidest. Klass 2 integronid ei ole täielikult kirjeldatud, kuid on leitud, et nad koosnevad 5’ konserveerunud järjestustest, milles on pseudointegraas geen *intI2* ja varieeruv külgnev regioon. Viimane sisaldab kahte või enam integreeritud geenikassetti, kodeerides resistentsust trimetopriimile (*dhfrIa* või *dhfrIb*), streptotritsiinile (*sat*) ja streptomütsiinile (*ant(3’’)-Ia*). Integraasi geenil *intI2* on 40% sarnasus geeniga *intI1*.

##### Klass 3 integronid
Kirjeldatud on vaid üht tüüpi klass 3 integroni. See sisaldab metallo-β-laktamaas geeni (*bla<sub>IMP</sub>*) ja ebatüüpilist 67-bp elementi. Uus *intI3* geen, mis on lokaliseeritud *bla<sub>IMP</sub>* kasseti 5’ otsa, on 61% sarnasusega klass 1 integraasidega. Kogu iseloomustamine on veel pooleli, kuid mitmest regioonist on leitud kolme tüüpi geenikassette.

#### Superintegronid (SI)
Superintegrone on leitud mitmesuguste proteobakterite kromosoomidest. Nad võivad kodeerida erinevaid funktsioone (sh desinfitseerimisvahendi- ja antibiootikumiresistentsust), samas kui integronid kodeerivad resistentsust ainult ühele või (sagedamini) mitmele antibiootikumile.

Tavaliselt kasutatakse integroni mõistet üksnes multiresistentsete integronide puhul, kuna superintegrone esineb harva ja neid on vähem uuritud.

## Resistentsus
Enamik integrone, mis kodeerivad antibiootikumiresistentsust, on leitud gramnegatiivsetest bakteritest (nt *[[Pseudomonas]]* spp, *[[Acinetobacter]]* spp, *[[Vibrio]]* spp ja paljudest enterobakterite liikidest). Ometi on antibiootikumiresistentsust kodeerivaid integrone kirjeldatud ka korünebakterite liikidel, mükobakteritel ja bakteril *[[Enterococcus faecalis]]*.

Kõige sagedamini esinenud resistentsustüüp on beetalaktaamiresistentsus. Teised kirjeldatud tüübid on aminoglükosiidi-, kloroamfenikooli-, rifampitsiini-, trimetopriimi- ja sulfoonamiidiresistentsus. Kõik need resistentsustüübid on kombineeritud beetalaktaamiresistentsusega. 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 mitme antibiootikumi suhtes.

## 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 eri kassetti sisaldavad geene, mis kodeerivad paljusid meditsiinis kasutatud antibiootikume: aminoglükosiid, beetalaktamaas, 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 antibiootikumiresistentsete geenide päritolu
Antibiootikumiresistentsust 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 kloroamfenikooliresistentsuse 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), eri bakteriliikide resistentsetest tüvedest.

## Eestikeelseid publikatsioone ja projekte
* Esimese klassi integronide esinemine indigeense *E. coli* ja toiduainetetööstuses kasutatavatel piimhapet produtseerivatel bakteritel
Tulemuseks saadi, et võrreldes eakatelt inimestelt eraldatud mikroobitüvedelt, leiti suuremas hulgas klass 1 integrone antibiootikume varem mitte tarbinud lastelt isoleeritud *[[Escherichia coli]]* tüvedelt. *IntI* geeni leiti probiootilistel bakteritel kaheksal juhul üheksast ja starterbakteritel kaheksal juhul kümnest. Integronide suurus eri tüvedes varieerus 500 aluspaarist 2000 aluspaarini.
:Järeldused: "Integronide sagedasem esinemine laste soole mikroflooras võrreldes eakatega viitab hiljutistele keskkonnatekkelistele muutustele. See võib olla seotud nii antimikroobsete ainete tarvitamise suurenemise kui ka toiduainetetööstuses piimhappebakterite toiduga seotud geenide levikuga."
* Antibiootikumiresistentsete enterobakterite levik Eestis ja resistentsust põhjustavate integronide olemasolu enterobakteritel
Vastavalt annotatsioonile saab tehtud uuringu alusel võrrelda Eesti beetalaktamaasi produtseerivate enterobakterite esinemissagedust ja resistentsust määravate integronide olemasolu eri mikroobitüvedel teiste Euroopa maade andmetega, mis võimaldab paremini aru saada mikroobide resistentsuse globaalsest levikust.

## Viited