rpoB -rpoB

Den rpoB -genen kodar för β-subenheten av bakteriell RNA-polymeras . rpoB finns också i växtkloroplaster där det bildar beta-subenheten av det plastidkodade RNA-polymeraset (PEP). En transkriptionshämmare hos bakterier, tagetitoxin, hämmar också PEP, vilket visar att komplexet som finns i växter är mycket likt det homologa enzymet i bakterier. Den kodar för 1342 aminosyror, vilket gör den till den näst största polypeptiden i bakteriecellen. Det är platsen för mutationer som ger resistans mot rifamycins antibakteriella medel, såsom rifampin . Mutationer i rpoB som ger resistans mot rifamyciner gör det genom att ändra rester av rifamycinbindningsstället på RNA -polymeras och därigenom minska rifamycinbindningsaffiniteten för rifamyciner

Vissa bakterier innehåller flera kopior av 16S rRNA -genen, som vanligtvis används som molekylär markör för att studera fylogeni . I dessa fall kan rpoB -genen användas för att studera mikrobiell mångfald.

Läkemedelsresistens

I en bakterie utan rätt mutation (er) i rpoB binder rifampicin till en plats nära gaffeln i β -subenheten och förhindrar att polymeraset transkriberar mer än två eller tre baspar av någon RNA -sekvens och stoppar produktionen av proteiner i cellen. Bakterier med mutationer i de korrekta loci längs rpoB -genen är resistenta mot denna effekt.

Inledande studier gjordes av Jin och Gross för att generera rpoB -mutationer i E. coli som gav resistans mot rifampicin. Tre kluster av mutationer identifierades, kluster I vid kodon 507-533, kluster II vid kodoner 563-572 och kluster III vid kodon 687. Majoriteten av dessa mutationer finns inom en 81 baspar (bp) region i kluster I dubbade "Rifampicin Resistance Determining Region (RRDR)". Denna resistens är typiskt förknippad med en mutation där en bas i DNA: t är ersatt med en annan och den nya sekvensen kodar för en aminosyra med en stor sidokedja som hindrar rifampicinmolekylerna från att binda till polymeraset.

Det finns ytterligare mutationer som kan inträffa i β -subenheten i polymeraset som är belägna bort från rifampicinbindningsstället som också kan resultera i lätt motstånd. Indikerar potentiellt att formen på dessa områden kan påverka bildandet av rifampicinbindningsstället.

Nukleinsyrasonder kan detektera mutationer i rpoB som ger rifampicinresistens. För Mycobacterium tuberculosis innefattar de rifamycinresistenta mutationer som oftast förekommer kodoner 516, 526 och 531 (numrerade enligt konvention, som i Escherichia coli rpoB ). Dessa mutationer resulterar i hög rifampicinresistens med en relativt låg förlust av kondition. För Staphylococcus aureus innefattar den rifamycinresistenta mutationen som oftast förekommer kodon 526.

Förutom att ge resistens mot rifampicin har vissa rpoB -mutationer identifierats i 70% av Vancomycin Intermediate S. aureus (VISA) -stammar.

Fysiologiska effekter av rpoB -mutationer

De regioner av rpoB -genen som är mottagliga för mutationer är typiskt väl bevarade, vilket indikerar att de är viktiga för livet. Detta gör det mycket troligt att mutationer inom dessa regioner har någon effekt på organismens övergripande kondition. Dessa fysiologiska förändringar kan inkludera en minskad tillväxttakt, ökad känslighet för ökningar eller minskningar av temperatur och förändringar av egenskaperna hos RNA -kedjeförlängning och transkriptionsterminering. Sådana förändringar är dock inte universella för alla bakterier. En mutation i kodon 450 av M. tuberculosis leder till en mindre förlust av kondition, medan motsvarande mutation i S. aureus resulterar i att bakterier knappt kan överleva.

I Neisseria meningitidis rpoB -mutationer har observerats för att öka uttrycket av enzymer som är involverade i metaboliseringen av kolhydrater, liksom enzymer som är involverade i citronsyracykeln och i transkriptionsförlängningen. Samtidigt nedregleras alla enzymer som är involverade i ATP -produktion, celldelning och lipidmetabolism eller uttrycks på en lägre nivå än normalt.

I M. tuberkulosmutationer i rpoB -genen kan signifikant uppreglera polyketidsyntas , vilket potentiellt kan indikera ökad produktion av fthioceroldimykocerosat, en lipid som produceras av M. tuberculosis och är inblandad i bakteriens virulens. Mutationer påverkar också promotorbindning, förlängning, avslutning och transkriptionskopplade reparationsprocesser i själva RNA-polymeraset. På grund av detta användes rpoB -mutationer för att studera transkriptionsmekanismer innan intresset flyttade till deras förmåga att ge antibiotikaresistens. Särskilda mutationer kan till och med resultera i stammar av M. tuberculosis som växer bättre i närvaro av rifampicin än de gör när antibiotikumet inte finns.

Hos bakterier som används för att producera naturligt förekommande antibiotika som erytromycin ( Saccharopolyspora erythraea ) och vancomycin ( Amycolatopsis orientalis ) kan vissa rpoB -mutationer öka bakterieproduktionen av bakterier med dessa mutationer.

Referenser