Subunitate beta ADN-direcționată ARN polimerază | ||
Caracteristici principale | ||
---|---|---|
Funcţie | Codifică subunitatea β a ARN polimerazei | |
Nr. CE | 2.7.7.6 | |
Escherichia coli | ||
RpoB Gena codifică subunitatea β a bacteriilor ARN polimerazei . Se găsește și în cloroplastele plantelor unde formează subunitatea β a ARN polimerazei codificate de plastid (sau PEP în engleză pentru Plastid Encoded Polymerase ). Tagetitoxina, un inhibitor al transcrierii în bacterii, inhibă, de asemenea, PEP, arătând că complexul găsit în plante este foarte similar cu enzima omologă din bacterii. Codifică 1342 aminoacizi , făcându-l al doilea polipeptid ca mărime din celula bacteriană. Gena rpoB este supusă mutațiilor care conferă rezistență la rifamicină și la derivații săi, cum ar fi rifampicina . Mutațiile din rpoB care conferă rezistență la rifamicine fac acest lucru prin modificarea reziduurilor situsului de legare a rifamicinei pe ARN polimeraza, reducând astfel afinitatea de legare a rifamicinei pentru rifamicine.
Unele bacterii conțin mai multe copii ale genei ARNr 16S , care este frecvent utilizat ca marker molecular pentru a studia filogenia . În aceste cazuri, gena rpoB poate fi utilizată pentru a studia diversitatea microbiană.
La bacteriile fără mutația (le) adecvată (e) în gena rpoB , rifampicina se leagă de un sit din apropierea furcii de replicare a subunității β și împiedică polimeraza să transcrie mai mult de două sau trei perechi de baze ale oricărei secvențe d. ARN, oprind astfel producția de proteine din celulă. Bacteriile cu mutații la loci corespunzători de-a lungul genei rpoB sunt rezistente la acest efect.
Studiile inițiale au fost efectuate de Jin și Gross pentru a genera mutații rpoB în E. coli , conferind rezistență la rifampicină. Au fost identificate trei grupuri de mutații: grupul I la codonii 507-533, grupul II la codonii 563-572 și grupul III la codonul 687. Majoritatea acestor mutații sunt localizate într-o regiune de 81 perechi de baze (b) din grupa I numită „Regiunea determinantă a rezistenței la rifampicină (sau RRDR)”. Această rezistență este de obicei asociată cu o mutație în care o bază ADN este substituită cu alta, iar noua secvență codifică un aminoacid cu un lanț lateral mare care împiedică legarea moleculelor de rifampicină de polimerază.
Există și alte mutații care pot apărea în subunitatea β a polimerazei, situată departe de locul de legare a rifampicinei și care pot duce, de asemenea, la o rezistență ușoară, indicând potențial că forma acestor zone poate afecta formarea sitului de legare a rifampicinei.
Sondă de acid nucleic poate detecta mutații în rpoB că rezistența la rifampicină conferă. În Mycobacterium tuberculosis , cele mai frecvent întâlnite mutații rezistente la rifamicină privesc codonii 516, 526 și 531 (numerotați, prin convenție, în raport cu gena rpoB a Escherichia coli ). La Staphylococcus aureus , cea mai frecvent întâlnită mutație rezistentă la rifamicină implică codonul 526.
În plus față de conferirea rezistenței la rifampicină, au fost identificate anumite mutații rpoB la 70% din tulpinile rezistente la vancomicină Staphylococcus aureus (VISA).
Regiunile genei rpoB care sunt susceptibile la mutații sunt în general bine conservate, indicând faptul că sunt esențiale pentru viața organismului. Prin urmare, este foarte probabil ca mutațiile din aceste regiuni să aibă un anumit efect asupra aptitudinii generale a organismului. Aceste modificări fiziologice pot include o rată de creștere redusă, o sensibilitate crescută la creșterea sau scăderea temperaturii și modificări ale proprietăților de alungire a lanțului de ARN și de terminare a transcripției. Aceste modificări nu sunt, totuși, universale pentru toate bacteriile. O mutație a codonului 450 în M. tuberculosis are ca rezultat pierderea minoră a condiției fizice, în timp ce mutația corespunzătoare în S. aureus face ca celulele să supraviețuiască abia.
În Neisseria meningitidis , s-au observat mutații rpoB care cresc expresia enzimelor implicate în metabolismul glucidic , precum și a enzimelor implicate în ciclul acidului citric și în alungirea transcripției. În același timp, genele care codifică enzime implicate în producția de ATP , diviziunea celulară și metabolismul lipidelor sunt toate reglate înapoi sau exprimate la niveluri mai mici decât cele normale.
În M. tuberculosis , mutațiile genei rpoB pot regla dramatic polichetida sintază , indicând potențial o creștere a producției de fitocerol dimicocerosat, o lipidă produsă de M. tuberculosis și implicată în virulența bacteriilor. Mutațiile au, de asemenea, un impact asupra proceselor de legare a promotorului , alungirea, terminarea și repararea cuplate la transcripție în ARN-polimeraza însăși. Acesta este motivul pentru care mutațiile rpoB au fost utilizate pentru a studia mecanismele de transcripție înainte ca interesul să fie demonstrat de capacitatea lor de a conferi rezistență la antibiotice. Mutații particulare pot da naștere chiar și tulpini de M. tuberculosis care prosperă mai bine în prezența rifampicinei decât în absența unui antibiotic.
La bacteriile care sunt utilizate pentru a produce antibiotice naturale precum eritromicina ( Saccharopolyspora erythraea ) și vancomicina ( Amycolatopsis orientalis ), anumite mutații rpoB pot crește producția de antibiotice de către bacteriile cu aceste mutații.