Интегронът е вид транспозон — подвижен генетичен елемент. Това е двукомпонентна генетична система, която се среща при бактериите, а може би и в по-широк мащаб. Интегроните представляват едно от основните обяснения защо резистентността към антибиотици се разпространява толкова бързо сред бактериалните популации: те събират и подреждат отделни гени за резистентност и други функции и често са част от плазмидите или хромозомите, които лесно се пренасят между клетки. Въпреки че първоначално са описани поради ролята си в разпространението на функции е антибиотици, интегроните могат да пренасят и други бактериални белези), които дават адаптивно предимство.

Структура и основни компоненти

Интегронът има няколко характерни части, които работят заедно:

  • Интеграза (intI) — ензим, кодиращ се от интегрона, който улавя и вгражда генните касети посредством сайт-специфична рекомбинация. (Описанието на този ензим е свързано с ензим, споменат по-горе.)
  • Място за вмъкване (attI) — специфично място в генома, където се интегрират касетите.
  • Промотор (Pc) — участък пред касетите, който стимулира експресията на гените в касетите; неговата сила и разположение определят колко силно и в какъв ред се изразяват включените гени.
  • Генни касети — малки подвижни единици, обикновено съдържащи един ген и характерен сайт за рекомбинация (attC). Касетите често носят гени за резистентност.

Как работят интегроните

Транспозоните и интегроните действат като „молекулярни складове“ за гени: транспозоните са елементите за улавяне и експресия на малките подвижни елементи, известни като генни касети, на мястото им и ги карат да работят. Обикновено всяка касета има само един ген и специфично място за рекомбинация. Касетите често носят ДНК, кодираща ензими, които неутрализират или разграждат антибиотика — например β-лактамази, модифициращи аминогликозиди ензими или друг тип модификатори на лекарствената молекула. По същество интегразата разпознава сайтът attC на касетата и attI в интегрона и осъществява вграждане или изрязване чрез рекомбинация; след това промоторът Pc штурмува изразяването на вградените гени.

„Интегрон“ описва такава структура както когато няма касети, така и когато има интегрирани касети. Касетите могат да бъдат вмъкнати на мястото, могат да бъдат изрязани и могат да бъдат подложени на хоризонтален трансфер на гени, особено ако интегронът е вграден в мобилен носител (например плазмид или транспозон).

Клинично и еволюционно значение

Интегроните сами по себе си често не са „подвижни“ в смисъла на цялостно преместване между клетки, но когато са част от по-големи мобилни елементи, те стават мощен механизъм за хоризонтално разпространение на резистентност. Някои важни бележки:

  • Клас 1 интегрони са най-често свързани с клинично значими мултирезистентни щамове (особено при грам-отрицателни бактерии като Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp.).
  • Редът на касетите в интегрона влияе на нивото на експресия на всеки ген — касетите, разположени по-близо до промотора, обикновено се експресират по-силно.
  • Интегрони ускоряват адаптацията чрез събиране на различни гени на едно място и позволяват бързо създаване на нови комбинации от резистентности.

Практически последици

Разбирането на интегроните има значение за общественото здраве: мониторингът на интегроните в болнични щамове и в околната среда помага да се проследи разпространението на резистентност. Мерки за ограничаване на разпространението включват рационална употреба на антибиотици, контрол на инфекциите, надзор и разработване на нови антимикробни стратегии и терапии, които да заобикалят или инхибират механизмите на резистентност.

В резюме, интегроните са ключови генетични „модули“ за бързо събиране и изразяване на гени (включително тези за антибиотична резистентност). Те действат чрез интегразно-медиирана рекомбинация, подреждат генни касети и често се разпространяват чрез мобилни вектори като плазмиди и транспозони — което ги прави важен фактор в еволюцията и клиничната динамика на бактериалната резистентност.