Остров патогенности - Pathogenicity island
Острова патогенности ( PAI ), как они были названы в 1990 г., представляют собой отдельный класс геномных островов, приобретенных микроорганизмами посредством горизонтального переноса генов . Острова патогенности обнаруживаются как у животных, так и у патогенов растений. Кроме того, PAI обнаруживаются как у грамположительных, так и у грамотрицательных бактерий . Они передаются посредством горизонтального переноса генов, такого как перенос плазмидой , фагом или конъюгативным транспозоном . Следовательно, PAI способствуют развитию микроорганизмов.
Один вид бактерий может иметь более одного PAI. Например, у сальмонеллы их минимум пять.
Аналогичная геномная структура ризобий называется островом симбиоза .
Характеристики
Островки патогенности (PAI) представляют собой кластеры генов , хромосомно или внехромосомно включенные в геном патогенных организмов, но обычно отсутствующие у непатогенных организмов одного и того же или близкородственных видов. Они могут быть расположены на бактериальной хромосоме, могут быть перенесены в плазмиду или могут быть обнаружены в геномах бактериофагов. Содержание GC и использование кодонов островков патогенности часто отличается от такового в остальной части генома , потенциально помогая в их обнаружении в рамках данной последовательности ДНК, если только донор и реципиент PAI не имеют одинакового содержания GC.
PAI представляют собой дискретные генетические единицы, фланкированные прямыми повторами, последовательностями вставки или генами тРНК, которые действуют как сайты для рекомбинации в ДНК. Могут также присутствовать гены скрытой подвижности, что указывает на их происхождение как на трансдукцию. PAI фланкированы прямыми повторами; последовательность оснований на двух концах вставленной последовательности одинакова. Они несут функциональные гены, такие как интегразы , транспозазы , фагоцитоз, или часть последовательностей вставки , чтобы обеспечить возможность вставки в ДНК хозяина. PAI часто связаны с генами тРНК , которые являются мишенями для этого события интеграции. Их можно переносить как единое целое в новые бактериальные клетки, тем самым придавая вирулентность ранее доброкачественным штаммам.
PAI, тип мобильного генетического элемента , может варьироваться от 10 до 200 т.п.н. и кодировать гены, которые вносят вклад в вирулентность соответствующего патогена. Островки патогенности несут гены, кодирующие один или несколько факторов вирулентности, включая, помимо прочего , адгезины , системы секреции (например, систему секреции типа III ), токсины , инвазины , модуляны , эффекторы , суперантигены , системы захвата железа, синтез о-антигенов, сыворотку устойчивость, протеазы иммуноглобулина А , апоптоз , синтез капсул и онкогенез растений через A. tumefaciens .
Существуют различные комбинации регуляции с участием островов патогенности. Первая комбинация состоит в том, что остров патогенности содержит гены, регулирующие гены вирулентности, кодируемые PAI. Вторая комбинация состоит в том, что остров патогенности содержит гены, регулирующие гены, расположенные за пределами острова патогенности. Кроме того, регуляторные гены вне PAI могут регулировать гены вирулентности на острове патогенности. Гены регуляции, обычно кодируемые на PAI, включают AraC-подобные белки и двухкомпонентные регуляторы ответа.
PAI можно рассматривать как нестабильные участки ДНК, поскольку они подвержены делециям или мобилизации. Это может быть связано со структурой PAI с прямыми повторами, последовательностями вставки и ассоциацией с тРНК, которая делает возможной делецию и мобилизацию на более высоких частотах. Кроме того, делеции островков патогенности, встроенные в геном, могут привести к нарушению тРНК и впоследствии повлиять на метаболизм клетки.
Примеры
- Р фимбрия остров содержит вирулентности факторов , такие как гемолизин, пили, цитотоксический фактор necrosing и уропатогенный специфический белок (USP).
- Yersinia pestis, остров высокой патогенности I, имеет гены, регулирующие усвоение и хранение железа.
- Сайты Salmonella SP1 и SP2.
- Остров патогенности плазмиды вирулентности Rhodococcus equi кодирует факторы вирулентности для пролиферации в макрофагах.
- SAPI семейство стафилококк патогенности островов, мобильных генетических элементов, кодируют суперантигенов , в том числе гена синдрома токсического шока токсина, и высвобождаться на высоких частотах специфическими бактериофагами .
- Фаг, кодирующий токсин холеры Vibrio cholerae , токсин дифтерии Corynebacterium diphtheriae , нейротоксины Clostridium botulinum и цитотоксин синегнойной палочки .
- H. pylori имеет два штамма, один из которых более вирулентен, чем другой, из-за наличия островапатогенности Cag .