بيوتيكي آنتي مقاومت بروز در آنها نقش و اينتگرونها ضيغمي حبيب دكتر پزشكي علوم دانشگاه پزشكي دانشكده شناسي باكتري استاديار زنجان استان آزمايشگاههاي امور اداره رئيس زنجان zeighami@zums.ac.ir حقي فخري دكتر زنجان دانشگاهعلومپزشكي دانشكدهپزشكي استاديارباكتريشناسي احمدي حاجي فهيمه كارشناسيارشدميكروبشناسي دانشكدهپزشكيدانشگاهعلومپزشكيزنجان مقاومتي ژنهاي انتقال كه ميشد تصور ابتدا در چكيده: ترانسداكشن و كونژوگاسيون طريق از عمدتا ها باكتري در ميگيرد صورت ترانسپوزونها و فاژها پالسميدها توسط Colli و Hall نامهاي به دانشمند دو 1995 سال در اما شناسايي را مقاومتي ژنهاي انتقال از ديگري مكانيسم ميشد. انجام اينتگرون نام به عناصري توسط كه كردند با كه هستند متحركي ژنتيكي المنتهاي اينتگرونها ها ترانسپوزون و كروموزومها پالسميدها در قرارگيري ژني كاستهاي داخل در كه حالي در را مقاومتي ژنهاي اينتگرونها افقي انتقال ميكنند. جا به جا و حمل دارند قرار پيدايش و مقاومتي ژنهاي انتشار راه ترين موفق عنوان به با ميباشد. مطرح )MDR( چندگانه مقاومت با گونههايي قرار اينتگرونها روي بر مقاومت ژنهاي كه اين به توجه شوند منتقل ديگر سويه به سويه يك از ميتوانند و دارند را مقاومتي ژنهاي از نوع اين شناسايي اهميت امر اين لذا مينمايد. ضروري ژني كاستهاي مقاومتي ژنهاي اينتگرون كليدي: كلمات مقدمه اينتگرونهاي شامل اصلي گروه دو به اينتگرونها ميشوند. تقسيم 2 اينتگرونها سوپر و 1 مقاومتي منجر كه ژني كاستهاي اساسا مقاومتي اينتگرونهاي ار ميشود دزانفكتانها و بيوتيكها آنتي عليه مقاومت به پالسميد يا كروموزوم روي بر ميتوانند و مينمايند حمل بازوي روي بر اينتگرونها سوپر كه حالي در گيرند قرار اعمال با ژني كاستهاي و داشته قرار كروموزوم بلند ميكنند. حمل را متفاوتي اصلي جزء سه از اينتگرونها تمامي ساختاري نظر از و شده حفاظت انتهاي' 3 شده حفاظت '5 انتهاي شامل شدهاند. تشكيل و' 5 '3 ناحيه بين متغير مركزي ناحيه يك ژن i( شامل اينتگرونها تمام '5 ناحيه ضروري اجزاي كد را اختصاصي نوتركيب سايت كه )IntI( اينتگراز اينتگراز وسيله به كه atti گيرنده سايت )ii ميكند. است گرفته قرار IntI ژن مجاورت در و ميشود شناسايي براي ترتيب به كه Pint و Pc شامل پروموتر توالي )iii ادغام اينتگرون در كه ژني كاست در موجود ژنهاي بيان )شكل 1 (. )1( ميباشند اينتگراز بيان و شده شده حفاظت '5 ناحیه شکل 1 - كه است متفاوت ساختار سه واجد اينتگرونها '3 ناحيه از بيش كنون تا ميباشد. متفاوت اينتگرون كالسهاي در در موجود تفاوتهاي اساس بر اينتگرونها از كالس 9 است شده شناسايي منفي گرم باكتريهاي در اينتگراز ژن كلينيكي ايزولههاي با ارتباط در اصلي كالس 4 تنها اما 1- ResistanceIntegrons(RI) 2- Super Integrons (SI) 61
آن متعاقب و I كالس اينتگرونهاي كه ميباشد. مطرح در كالسها ترين شايع عنوان به II كالس اينتگرونهاي )2(. ميباشند مطرح كلينيكي ايزولههاي بين I كالس اينتگرونهاي Hall و Stokes توسط بار اولين I كالس اينتگرونهاي در مقاومتي ژن از 40 بيش و )3( شدند كشف 1989 سال در كلرانفنيكل ها بتاالكتام آمينوگليكوزيدها به مقاومت با ارتباط را دزانفكتانها و كنندهها عفوني ضد سولفاناميدها ماكروليدها گستردهاي طور به اينتگرونها از دسته اين )4(. مينمايند حمل گرم سويههاي در اندميك طور به و منفي گرم سويههاي در آئروكوكوس باكتريوم كورينه استافيلوكوكوس شامل مثبت باكتريهاي جمله از ميشوند. يافت باكتريوم بريوي و بورخوردليا كمپيلوباكتر سيتروباكتر به ميتوان منفي گرم اسينتوباكتر آئروموناس آلكاليجنز سالمونال شيگال سراشيا انتهاي كرد. اشاره ويبريو و اشريشيا سودوموناس كلبسيال جزء 5 از و باز جفت 2384 از I كالس اينتگرونهاي در '3 براي كه qaceδ1 ژن 1- است: شده تشكيل زير قرار به كد دزانفكتانتها و ظرفيتي چهار آمونيوم تركيبات به مقاومت كدگذاري سولفاناميد به مقاومت براي كه sul1 ژن 2- شده اما نداشته شدهاي شناخته عملكرد هيچ orf 5-3 است شده در موجود ترانسفراز استيل پرومايسين به را شباهتها برخي از حاكي امر اين كه ميدهد نشان 1 آلبونيير استرپتومايسس به مقاومت به منجر ترانسفراز استيل مكانيسم با كه است اين پروتئين براي نيز orf -6 4 ميگردد پرومايسين بيوتيك آنتي منجر كه tni ژنهاي 5- و است شده كد ناشناخته عملكرد با 2( )شكل )5(. ميگردند ناقص ترانسپوزيشن به II كالس اينتگرونهاي شيوع II كالس اينتگرونهاي I كالس اينتگرونهاي متعاقب نشان منفي گرم باكتريهاي در باليني ايزولههاي در را بااليي گرم باكتريهاي جمله از سالمونال شيگال اسينتوباكتر ميدهد. 3' انتهاي ميباشند. اينتگرونها از دسته اين واجد كه هستند منفي )tni( ترانسپوزيشن ژنهاي شامل II كالس اينتگرونهاي در orfs 9 حاوي همچنين ميباشد )res) resolvase ژنهاي و اين ميكنند. كد ناشناخته عملكرد با را پروتئينهايي كه بوده ترانسپوزونهاي و Tn7 ترانسپوزونهاي در كالسها از دسته اين در موجود ژني كاستهاي )6(. است شده يافت وابسته مثل مختلف مقاومتهاي با ارتباط در عمدتا كالسها از دسته ژن ميباشند. متوپريم تري و اسپكتينومايسين استرپتومايسين ژن مشابه %46 حدود در II كالس اينتگرونهاي در اينتگراز ترين مهم از يكي ميباشد. I كالس اينتگرونهاي در اينتگراز مطرح II و I كالس اينتگرون اينتگرازهاي بين كه تفاوتهايي كالس اينتگرونهاي در اينتگراز ژن كه است اين ميباشد متوقف زود )TAA( پايان كدونهاي توسط )IntI2) II و آمينه اسيد 178 شدن فعال غير به منجر نتيجه در شده در اينتگراز ژن جهت اين از ميشود پروتئين سنتز آن متعاقب ژني كاستهاي كردن جا به جا در II كالس اينتگرونهاي جهش اما ميباشند. تر ناتوان I كالس اينتگرونهاي به نسبت ذكر آمينه اسيدهاي دوباره فعاليت به منجر پايان كدونهاي در البته )7(. ميگردد نيز اينتگراز ژن فعاليت آن متعاقب و شده توسط كالسها از دسته اين در فعال اينتگراز ژن يك اخيرا شناسايي كلي اشريشيا از سويه در همكارانش و Marquez كه بوده dfra شامل ژني كاست دو محتوي كه است شده يك عنوان به همچنين و ميكند كد را متوپريم تري به مقاومت )8(. ميباشد مطرح نيز پپتيداز ليپوپروتئين I کالس اینتگرون ساختار 2: شکل III كالس اينتگرونهاي توسطArakawa بار اولين براي III كالس اينتگرونهاي اين گرديد. شناسايي ژاپن در 1996 سال در همكارانش و وجود باليني نمونههاي در ندرت به اينتگرونها از دسته 1- Streptomyces albonier 62
سودوموناس نظير كلينيكي نمونههاي در اخيرا ولي دارند كلبسيال و پوتيدا سودوموناس مارسسنس سراشيا آئروژينوزا '3 انتهاي )9(. است شده يافت كانادا و پرتغال ژاپن در پنومونيه بوده I كالس اينتگرونهاي مشابه III كالس اينتگرونهاي در و ميباشند orf 5, 6-3 sul1-2 qaceδ1 ژن -1 شامل و اينتگرونهاي در ترانسپوزيشن ژنهاي فقدان در تفاوتشان تنها كاست چندين ها كالس از دسته اين در ميباشد. III كالس متالوبتاالكتاماز آنزيمهاي كننده كد bla Imp-1 شامل ژني آمينوگليكوزيدها به مقاومت ژن كننده كد aaca4 و كشور از بار اولين براي كه )10(. دارد وجود )توبرامايسين( اينتگرونهاي در ابتدا aaca4 كاست شدند. شناسايي ژاپن بار اولين براي bla Imp-1 ژني كاست اما شد يافت I كالس واسطه به امروزه و است شده شناخته III كالس اينتگرون در خر III و I كالس اينتگرونهاي بين كه گستردهاي نوتركيبي شد شناسايي نيز I كالس اينتگرونهاي در ژن اين است داده )12 11(. منتشرگرديد جهان در گستردهاي طور به و ها سوپراينتگرون همكارانش و Mazel توسط بار اولين سوپراينتگرون واژه كالس اينتگرونهاي واقع در گرديد. نامگذاري 1998 سال در در بار اولين براي كه هستند اينتگرونها سوپر همان IV بازي سايز شدند. شناسايي كلرا ويبريو كوچك كروموزوم بوده 126 kb حدود در و بزرگ اينتگرونها از دسته اين تعدادي كه ميباشند ژني كاست 178 حاوي حداقل و فسفوترانسفراز آمينوگليكوزيد با ارتباط در آنان از گليكوالز DNA و ترانسفراز متيل RNA ها توكسين شده داده شرح اينتگرونهاي از كالس سه برخالف ميباشند. بيوتيكي آنتي مقاومت هيچ اينتگرونها سوپر ژني كاستهاي مانند ژنومي تكامل با ارتباط در بيشتر بلكه نميكنند كد را ميباشند. انطباقي عملكردهاي و DNA تغييرات متابوليسم CARB4 و dfrv1 شامل مقاومتي ژني كاست دو اخيرا كلرا ويبريو در بيوتيكي آنتي مقاومتهاي با ارتباط در با ارتباط در كاستها ساير ولي است شده شناسايي اينتگرونها اين نميباشند. مطرح بيوتيكي آنتي مقاومت در نبوده مرتبط ژنتيكي متحرك المنتهاي از كدام هيچ با اينتگرونها سوپر ندارند. جايي جابه و تحرك قابليت نتيجه خانوادههاي بين در بلكه نبوده ويبريوناسه خانواده به محدود مطرح نيز Xanthomonads و Pseudomonadas نظير باكتريهايي در همچنين ميباشند. Geobacter sulfurreducens Listonella pelagia Nitrosomonas europaea Pseudomonas alcaligenes Pseudomonas mendocina Pseudomonas stutzeri Shewanella putrefaciens Treponema denticol Vibrio anguillarum Vibrio cholera Vibrio fischerii Vibrio mimicus Vibrio parahaemolyticus Xanthomonas campestris متعلق شده ذكر ارگانيسمهاي اكثريت شدهاند. شناسايي نيز محيطي زيست نمونههاي در كه بوده پروتئوباكتريا بتا خانواده به غيرپاتوژنها در كلي طور به و بيوفيلم رسوبات خاك مانند سه واجد اينتگرون سوپر يك حاضر حال در ميشوند. يافت ويبريو در را attc سايت با مرتبط كاستهاي 1- ميباشد ويژگي تكرارها اين ميگويند. VCRs (vibrio cholera repeat( كلرا اين به نيز IV كالس اينتگرونهاي واجد باكتريهاي ساير در و كاستها تعداد بودن زياد دليل به 2- ميشوند. ناميده ترتيب موجود ژني كاستهاي عمدتا پروموتر از كاستها بودن دور پروموتر توالي واجد خود ساختار در اينتگرونها از دسته اين در گروهي زير كلرا ويبريو در SI كاستهاي 3- ميباشند. مجزا تشابه از حاكي امر اين كه ميباشند I كالس اينتگراز ژنهاي از ميباشد كلرا ويبريو اينتگرونهاي سوپر با I كالس اينتگراز.)13-15( ژني كاستهاي صورت به اينتگرونها '5 و '3 بين ناحيه در 1 ژني كاستهاي متحركي ژني عناصر ها كاست اين ميشوند. ادغام تصادفي بيوتيكها آنتي به مقاومت ژن چند يا يك شامل كه هستند نوتركيبي مكان كه داشته attc توالي يك نيز و ميكنند كد را 2 بازي 59 عناصر عنوان به و است اينتگراز اختصاصي در پروموتر توالي فاقد ژني كاستهاي ميشوند. شناخته نيز 1-Gene Cassettes 2-Element 59bp 63
وابسته ژني كاستهاي بيان نتيجه در ميباشند خود ساختار ميباشد اينتگرونها ساختار در موجود ژني كاستهاي به ميتوانند هستند پروموتر تواليهاي واجد اينتگرونها چون بنابراين كنند بيان را ژني كاستهاي در موجود ژنهاي يك عنوان به هم و ژن بيان وكتور عنوان به هم اينتگرونها كاستهاي )16(. ميكنند عمل طبيعي كلونينگ سيستم مكان در شده ادغام و شكل حلقوي آزاد حالت دو به ژني همه بنابراين باشند داشته وجود ميتوانند اينتگرون atti كاست چنانچه اما نيستند. ژني كاست حاوي الزاما اينتگرونها قسمتي عنوان به حالت اين در شود ادغام آنها در مزبور ژني كاست 130 از بيش شد. خواهند محسوب اينتگرون از توالي و '5 انتهاي atti توالي بين نوتركيبي متعاقب مقاومتي ميتوانند اينتگرونها درون به )59be( بازي 59 عنصر attc به مقاومت ژني كاستهاي شماره 1 (. )جدول )17( شوند وارد اسپكتينومايسين استرپتومايسين شامل بيوتيكها آنتي انواع مثل جديدتري بيوتيكهاي آنتي به مقاومت و جنتامايسين هب مقاومت ژنهاي اخيرا دهند. انتقال ميتوانند را كارباپنمها ميكنند. حمل نيز را آمينوگليكوزيدها محدود بسيار بيوتيكها آنتي اين از استفاده نتيجه در پيدايش ريشه و مبدا مورد در )18(. است شده بنابر نميباشد دسترس در اطالعاتي ژني كاستهاي mrna معكوس برداري نسخه از آنها فرضيه يك گرفتهاند. منشاء از شده ايزوله ژني كاستهاي اخير سالهاي در جمله از عملكردها ساير با محيطي ORFهايي نمونههاي كه داده نشان را ترانسفراز متيل و فسفاتاز فسفوسرين نشان نيز زيست محيط در را اينتگرونها فراواني امر اين ميدهد. ها اینتگرون در موجود ژنی های کاست 1: شماره جدول 64
ساختار كاستهاي ژني كاستهاي ژني از كروموزوم منشا گرفته و از يك چارچوب باز خواندن )ORF( و يك عامل 59bp يا attc كه به عنوان جايگاه ويژه نوتركيبي مطرح ميباشد تشكيل شده است. )شكل شماره 3( عناصر 59bp بر اساس اندازه به گروههاي متفاوتي طبقه بندي ميشوند كه اولين و بزرگ ترين گروه شامل 12 عضو بوده كه وابسته به ژنهاي aada aadb CatB3 orfd و )Iia) aaca ميباشد. عوامل موجود در اين ژنها فقط در چند باز از هم متفاوت هستند )20(. اين عناصر در تمامي كاستها وجود داشته و وابسته به ژن درون هر دسته از كاستهاي ژني ميباشند در نتيجه در مواردي در بين كاستها متفاوت هستند. شکل شماره 3: ساختار یک کاست ژنی در مرزهاي كاستهاي ژني نواحي مركزي وجود داشته كه از يك سكانس حفاظت شده شامل GTTRRRY ( بيانگر عمل نوتركيبي است( تشكيل شدهاند. عناصر )attc) 59be عليرغماين كه واجد سايزهاي متفاوتي بين 57-141 جفت باز هستند اما داراي يكسري خصوصيات مشترك ميباشند. اين عناصر واجد نواحي مركزي )CS( 1 2 با توالي GTTRRRY و نواحي مركزي معكوس )ICS( با توالي RYYYAAC ميباشند. تمام عناصر 59 بازي داراي يك محور مركزي متقارن در ساختار خود بوده كه در دو طرف اين محور تقارن دو سايت ساده شناخته شده در سمت چپ و راست به ترتيب در ICS و CS وجود داشته كه جهت قرار گيري سايتهاي ذكر شده در خالف جهت يكديگر ميباشد كه اين مساله منجر به ايجاد ساختارهاي سنجاق سري در المنت 59bp ميگردد )19(. )شكل شماره 4( شکل شماره 4: ساختار یک المنت 59bp 3 سايت نوتركيب اختصاصي سايت نوتركيب اختصاصي بر اساس اسيد آمينه و خصوصيات بيوشيميايي به دو خانواده شامل خانواده سريني و خانواده تيروزين تقسيم ميشود. اين دو خانواده به طور جداگانهاي از يكديگر تكامل يافته اند و از لحاظ ساختار و توالي پروتئيني كامال از يكديگر متمايز ميباشند در نتيجه مكانيسمهاي نوتركيبي در اين دو خانواده از هم متفاوت است. به عنوان مثال اينتگرونهاي كد كننده اينتگراز )IntI( توسط خانواده تيروزيني نوتركيبي خود را انجام ميدهند. خانواده تيروزين يا خانواده اينتگراز در تعدادي از فرآيندها شامل ادغام برداشت و بازآرايي مورد استفاده قرار گرفته و معموال از 300-400 اسيد آمينه و از يك ناحيه N ترمينال متغير و يك ناحيه كاتاليتيكي )C ترمينال( تشكيل شده است. همچنين واجد دو ناحيه كوچك حفاظت شده شامل boxi" و boxii )به ترتيب از 25 و 40 اسيد آمينه( و سه ناحيه )His 277) H (Arg 280) R و 312) Tyr Y( نيز ميباشند كه ناحيه Histidin تنها ناحيه حفاظت شدهاي است كه در 95 درصد از اين خانواده وجود دارد. ناحيه R و H-x-x-R و تتراد Y بخش كاتاليتيكي )C ترمينال( اين خانواده را سنتز ميكنند ناحيه )Arginine) R در ايجاد ثبات و پايداري نقش داشته و ناحيه )Histidin) H به عنوان يك باز عمومي مطرح بوده كه منجر به دريافت پروتون پس از حمله تيروزين ميگردد همچنين ناحيه )Tyrosine) Y به واسطه استريله 1-Core Site 2-Inverse Core Site 3-Site-Specific Recombinase 65 فصلنامه آزمایشگاه و تشخیص- زمستان 1392- شماره
تك DNA شكافتن به منجر فسفوريل گروههاي كردن اخيرا ميگردد. attc و attl نوتركيبي سايتهاي در رشتهاي كه شده شناسايي نيز Lys171 شامل جديد ناحيه يك مولكول يك انتقال به منجر و بوده شده حفاظت شدت به 1 شكافتن واكنش طي در هيدروكسيل '5 ناحيه به پروتون 2 المبدا فاژ اينتگراز شامل خانواده اين عضو بهترين ميشود. بين ژني كاستهاي 4 برداشت و 3 ادغام به منجر كه بوده اين اعضاء ديگر از ميگردد. باكتريايي كروموزوم و فاژ ژنوم كه كرد اشاره P1 فاژ از Cre پروتئين به ميتوان خانواده ليزوژنيك وضعيت در فاژ ژنوم حفاظت و نگهداري باعث هك ريكامبيناز XerC/XerD به ميتوان همچنين ميشود. Flp مخمري پروتئين و كروموزومي دايمرهاي ايجاد به منجر سازي همانند پروسه طول در DNA كردن معكوس با كه )23- كرد اشاره نيز ميگردد نامبرها كپي تعداد كنترل به منجر.)20 )atti) Specific Site نوتركيبي جايگاه سه )IntI1) I كالس اينتگرازهاي ميتواند را Secondary Site و atti1 attc شامل Binding يك جايگاهها اين سه هر در كه كنند شناسايي دارد. وجود Consensus Sequences يك و domain اينتگرون از شده حفاظت '5 ناحيه انتهاي در atti سايت سكانسهاي 59bp سكانسهاي برخالف و داشته قرار مشابه ساختار از سايت اين ميباشد. متنوع خيلي atti مخالف جهت در كه L و R شامل مركزي تواليهاي شامل مستقيم تكراري توالي دو از و دارند قرار يكديگر ناحيه دست باال در كه است شده تشكيل DR2 و DR1 تكراري توالي شماره 5 (. )شكل است قرارگرفته مركزي براي كه بوده مطرح اتصالي سايت عنوان به DR1 مستقيم تكراري توالي كه حالي در ميباشد ضروري نوتركيبي عمل و بوده مناسب نوتركيبي بهتر عملكرد براي DR2 مستقيم )24(. نميباشد مطرح ضروري سايت يك عنوان به ها اینتگرون در ساختارattI 5: شماره شکل ژني كاستهاي بيان توالي فاقد معمول طور به شده شناخته ژني كاستهاي وابسته بيانشان نتيجه در بوده خود ساختار در مجزا پروموتر در اينتگرون يك ساختار در ميباشند. اينتگرونها بيان به و )PC = )P1 معمولي پروموتر شامل پروموتر نوع دو '5 ناحيه به منجر ترتيب به كه دارد وجود )Pint( اينتگراز پروموتر پروموتر ميشوند. اينتگراز ژن بيان و ژني كاستهاي بيان در كه است گرفته قرار atti ناحيه دست باال در PC شده شناسايي آن از نوع چهار I كالس اينتگرونهاي متفاوت هم با بيان قدرت لحاظ از نوع چهار اين است. )strong) PCs (weak) PCw شامل و هستند اين ميباشند. )hybrid2) PCm2 و )hybrid1) PCh1 استحكام لحاظ از و داشته تاخوردگي بيست پروموترها از دسته پروموتر يك اخيرا همچنين ميباشند متفاوت يكديگر از بسيار در كه شده شناسايي I كالس اينتگرونهاي در P2 نام به ثانويه جفت 119 در پروموتر اين ميباشد. موثر نيز ژني كاستهاي بيان سه افزايش متعاقب و دارد قرار PC پروموتر دست پايين بازي در ميگردد ايجاد 35- و 10- ناحيه بين در )G( گوانين باز نوكلئوتيد 14 از ناحيه اين بين در موجود نوكلئوتيدهاي نتيجه به شروع زماني پروموتر اين مييابد. افزايش نوكلئوتيد 17 به اين در نكند فعاليت درستي به PC پروموتر كه ميكند فعاليت دارد عهده بر را كاستها بيان فعاليت كل از %90 مسئول مواقع 6( شماره )شكل )25 24 16(. موجود پروموترهای 6: شماره شکل I کالس اینتگرونهای در 1- Cleavage 2- Lambda Phage Integrase 3- Integration 4-Excition 66
دارند قرار مشابه جهت يك در ژني كاستهاي تمام اينتگره مخالف جهت در ژني كاستهاي مواقع )گاهي كمتر حدود در ميباشند. inti جهت در تماما و ( ميشوند به ژني( كاستهاي مرزهاي )در '5 ناحيه در باز 10 از از رونويسي ميشود. شناخته انداز راه كدون اولين عنوان بازي 59 المنت بخش در آن پايان و شده آغاز كاست ابتداي معكوس تكراري تواليهاي عناصر اين انتهاي در ميباشد. سري سنجاق ساختارهاي ايجاد به منجر كه داشته وجود در 1 كننده تضعيف يك عنوان به ساختارها اين ميشود. كاست در رونويسي توقف به منجر و كرده عمل رونويسي و سيگنال ايجاد طريق از رونويسي همچنين ميگردد ژني ميتواند نيز شونده رونويسي نوكلئوتيدهاي در برش ايجاد از ژني كاستهاي فاصله كلي طور به پس گردد. متوقف هر كه طوري به ميباشد موثر ژن بيان سطح در پروموتر پروموتر از و تر نزديك '3 ي ناحيه به ژني كاستهاي چه ژني كاستهاي بيشتر در ميشوند. بيان كمتر باشد دورتر و )AUG( آغاز كدون شامل )TIR( ترجمه شروع ناحيه ژني كاستهاي اوقات گاهي ميباشد. دالگو شاين توالي آنان ترجمه مواقع اين در كه ميباشند TIR ناحيه فاقد ميباشد. )SD) ORF11 نام به ناحيهاي ترجمه به وابسته بيان در و دارد قرار atti سايت نزديكي در ناحيه اين ميباشند. موثر هستند TIR ناحيه فاقد كه ژني كاستهاي واجد خود كه است شده يافت ژني كاستهاي اخيرا پروموتر به وابسته بيانشان و بوده ضعيف پروموتر يك خانواده به ميتوان جمله آن از كه نميباشد اينتگرون PC cmla5 و cmla4 cmla2 cmla1 شامل cmla را كلرانفنيكل بيوتيك آنتي به مقاومت ژن كه كرد اشاره به مقاومت ژن واجد ژني كاستهاي مينمايند. حمل براي ضعيف پروموتر يك حاوي نيز ظرفيتي چهار آمونيوم )24(. ميباشند بيان ژني كاستهاي نوتركيبي روي اينتگراز خانواده از عضو يك عنوان به IntI ژن كاتاليزور عنوان به و دارد جاي اينتگرون يك '5 ناحيه در ژنوم كاستهاي شدن اينتگره و خروج برش براي واكنش پنج ژن اين ميباشد. ضروري نوتركيبي هنگام واكنش سه دهد. انجام ميتواند را مختلف نوتركيبي يعني معمولي نوتركيبي سايتهاي بين مختلف نوتركيبي atti atti 59bp 59bp, atti 59bp بين ديگر نوتركيبي واكنش دو دهد. رخ تواند مي )با پنتانوكلئوتيد بين ثانويه اختصاصي غير سايتهاي ) atti GWTMW) atti يك و )GWTMW توالي انجام ميتواند )GWTMW 59bp) 59bp با يا و و atti سايت بين واكنش كارآمدترين و موثرترين شود. ورود به منجر كه بوده 59bp با مرتبط ژني كاست يك منجر كه 59bp 59bp بين واكنش آن از پس و كاست atti atti بين واكنش آخر در و كاست خروج به سايتهاي بين نوتركيبي واكنش دو بين در ميباشد. مطرح طور به atti سپس و 59bp ابتدا ثانويه غيراختصاصي شكل به ژني كاستهاي )26(. ميباشد موثرتر و كارآمد يا و ثانويه اختصاصي غير محل در يا اينتگرون در اينتگره داشته وجود ميتوانند حلقوي آزاد مولكولهاي شكل به هستند حلقوي آزاد مولكول شكل به كه كه هنگامي و باشند از و كنند حركت ديگر مكان به مكان يك از ميتوانند طور به ميتوانند 59bp عناصر و atti بين نوتركيبي طريق به تا شوند. وارد اينتگرون يك atti جايگاه در اختصاصي تنها كه است شده شناسايي IntI آنزيم 100 از بيش امروز آنزيمها اين كننده كد ژنهاي ها باكتري درصد 10 حدود هب ميتوان آنزيمها اين جمله از ميكنند. حمل خود در را IntI1 IntI179E IntI3 SonIntIA NeuIntIA است نشده معلوم خوبي به هنوز كرد. اشاره VchIntIA و را ژني كاستهاي آساني به آنزيمها اين از برخي چرا كه ضعيف طور به ديگر برخي كه حالي در ميكنند شناسايي آنزيم ندارند. را كاستها شناسايي توانايي اصال يا و بوده ريكامبيناز تيروزين خانواده عضوهاي ساير همچون IntI نوكلوئيك اسيدهاي شكستن براي I توپوايزومراز از رشته و atti سايت بين نوتركيبي واكنش ميكند. استفاده از مونومر دو ابتدا ميشود. انجام attc سايت از پايين متصل رشتهاي تك DNA مولكول هر به اينتگراز آنزيم )تيروزين( Y ناحيه واسطه به مونومر هر سپس ميگردد 1- attenuator 67
صرف بدون را DNA رشته دو جداگانهاي طور به خود به منجر شكافت ايجاد متعاقب ميدهد برش ATP '3 انتهاي و شده '5 انتهاي در آزاد هيدروكسيل ايجاد منجر امر اين كه ميكند پيدا كواالنسي اتصال اينتگراز با بريده رشتههاي سپس ميگردد. فسفوتيروزين يك توليد به انتهاي كه صورت بدين ميشوند جا جابه هم با شده در فسفوتيروزين انتهاي به '5 ناحيه در آزاد هيدروكسيل منجر آن متعاقب كه ميكند حمله مخالف رشته از '3 ناحيه توسط اتصاالت اين ميگردد. هاليدي اتصاالت تشكيل به شاخه چهار و ميشود انجام Ruvc نظير سلولي آنزيمهاي و ميدهند انجام را نوتركيبي عمل شاخه دو تنها كه بوده DNAهاي سپس ميشوند. شكسته مانده باقي شاخه دو توليد محصول سه و كرده سازي همانند رشتهاي تك ميباشد شده ادغام كاست حاوي آنان از يكي كه ميگردد )7 شماره شكل (.)27-31( ميباشد نادر انتقال اين عكس يابند انتقال كروموزوم به پالسميد به كروموزوم از بتاالكتامازي ژنهاي ندرت به و كاستهاي بتاالكتامازها خصوص در ميشوند. منتقل آئروژينوزا سودوموناس در عمده طور به اينتگرون انتروباكترياسه مختلف گونههاي و بوماني اسينتوباكتر B A كالس بتاالكتاماز آنزيمهاي حاوي و داشته وجود ظهور به منجر كه بوده Ambler بندي طبقه از D و گسترده طور به بتاالكتام بيوتيكهاي آنتي به مقاومت تا بتاالكتاماز آنزيمهاي از خانواده 8 تنها )32(. ميشود مكانهاي از III و I كالس اينتگرونهاي ساختار در كنون آنزيمهاي شامل كه است شده جدا مختلف جغرافيايي VEB GES IBC CTX-M PSE IMP خانواده در البته 3-5(. شماره ميباشد)جدول OXA و VIM است. شده گزارش نيز استثناء چندين خصوص اين اينتگرونها ساختار در بتاالكتاماز آنزيمهاي وجود كاهش ژنتيكي ناسازگاري جمله از مختلفي موارد به ميتوان را نسبت بيوتيكي آنتي انتخاب فشار و جغرافيايي موقعيت داد. اینتگراز ژن توسط نوترکیبی عمل 7: شماره شکل بتاالكتاماز آنزيمهاي با اينتگرونها ارتباط ترين مهم از يكي بتاالكتاماز آنزيمهاي توليد در بتاالكتام بيوتيكهاي آنتي به مقاومت مكانيسمهاي طريق از كه ميباشد مثبت گرم و منفي گرم باكتريهاي بتاالكتام بيوتيكهاي آنتي در مركزي هسته هيدروليز طريق از آنزيمها اين ميگردند. آنها شدن فعال غير باعث پالسميدها از ميتوانند اينتگرونها و ترانسپوزونها دراینتگرونهای موجود A کالس های بتاالکتاماز 3: شماره جدول منفی گرم های باکتری از مختلف های گونه در I کالس های اینتگرون در استثنا طور به که ای گونه a: دارد. وجود III کالس 68
جدول شماره 5: بتاالکتامازهای کالس D موجود در اینتگرون های کالس I در گونه های مختلف از باکتری های گرم منفی. بحث و نتيجه گيري در سالهاي اخير نقش اينتگرونها به عنوان عناصر ژنتيكي متحرك در انتقال افقي مقاومت آنتي بيوتيكي مشخص شده است. از آنجا كه بسياري از اينتگرونها داراي بيش از يك كاست ژني مقاومتي هستند و اغلب توسط المنتهاي جدول شماره 4: بتاالکتامازهای کالس B موجود در اینتگرونهای کالس I در گونه های مختلف از باکتری های گرم منفی. III ای که به طور استثنا در اینتگرون های کالس :گونه a وجود دارد. ژنتيكي متحرك حمل و جا به جا ميشوند منجر به انتشار گسترده عوامل مقاومت از يك سويه به سويه ديگر ميشوند. لذا شناسايي اين نوع از ژنهاي مقاومت آنتي بيوتيكي در جهت اجراي برنامههاي كنترل عفونت و ممانعت از انتشار سويههاي مقاوم از اهميت بااليي برخوردار ميباشد. 69 فصلنامه آزمایشگاه و تشخیص- زمستان 1392- شماره
References 1- Rowe-Magnus DA, Mazel D. Integrons: natural tools for bacterial genome evolution. Current opinion in microbiology. 2001;4(5):565-9. 2- Koratzanis E, Souli M, Galani I, Chryssouli Z, Armaganidis A, Giamarellou H. Epidemiology and molecular characterisation of metallo-ß-lactamase-producing Enterobacteriaceae in a university hospital intensive care unit in Greece. International Journal of Antimicrobial Agents. 2011;38:390-97. 3- Stokes Ht, Hall RM. A novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene-integration functions: integrons. Molecular microbiology. 1989;3(12):1669-83. 4- Stalder T, Barraud O, Casellas M, Dagot C, Ploy M-C. Integron involvement in environmental spread of antibiotic resistance. Frontiers in microbiology. 2012;3(119):1-14. 5- Bissonnette L, Roy P. Characterization of In0 of Pseudomonas aeruginosa plasmid pvs1, an ancestor of integrons of multiresistance plasmids and transposons of gram-negative bacteria. Journal of bacteriology. 1992;174(4):1248-57. 6- Barlow RS, Gobius KS. Diverse class 2 integrons in bacteria from beef cattle sources. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2006;58(6):1133-8. 7- Partridge SR, Tsafnat G, Coiera E, Iredell JR. Gene cassettes and cassette arrays in mobile resistance integrons. FEMS microbiology reviews. 2009;33(4):757-84. 8- Simonsen CC, Chen EY, Levinson AD. Identification of the type I trimethoprim-resistant dihydrofolate reductase specified by the Escherichia coli R-plasmid R483: comparison with procaryotic and eucaryotic dihydrofolate reductases. Journal of bacteriology. 1983;155(3):1001-8. 9- Correia M, Boavida F, Grosso F, et al. Molecular characterization of a new class 3 integron in Klebsiella pneumoniae. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2003;47(9):2838-43. 10- Aubert D, Poirel L, Chevalier J, Leotard S, Pages J-M, Nordmann P. Oxacillinase-mediated resistance to cefepime and susceptibility to ceftazidime in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2001;45(6):1615-20. 11- Collis CM, Kim M-J, Partridge SR, Stokes H, Hall RM. Characterization of the class 3 integron and the site-specific recombination system it determines. Journal of bacteriology. 2002;184(11):3017-26. 12- Mendes RE, Castanheira M, Toleman MA, Sader HS, Jones RN, Walsh TR. Characterization of an integron carrying blaimp-1 and a new aminoglycoside resistance gene, aac (6 )-31, and its dissemination among genetically unrelated clinical isolates in a Brazilian hospital. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2007;51(7):2611-4. 13- Gillings M, Boucher Y, Labbate M, et al. The evolution of class 1 integrons and the rise of antibiotic resistance. Journal of bacteriology. 2008;190(14):5095-100. 14- Centron D, Roy PH. Presence of a group II intron in a multiresistant Serratia marcescens strain that harbors three integrons and a novel gene fusion. Antimicrobial Agents and Chemotherrapy. 2002;46:1402-9. 15- Brown HJ, Stokes H, Hall RM. The integrons In0, In2, and In5 are defective transposon derivatives. Journal of bacteriology. 1996;178(15):4429-37. 16- Ke X, Gu B, Pan S, Tong M. Epidemiology and molecular mechanism of integron-mediated antibiotic resistance in Shigella. Archives of microbiology. 2011;193(11):767-74. 17- Rowe-Magnus DA, Guerout AM, Ploncard P, Dychinco B,Davies J, Mazel D. The evolutionary history of chromosomal super-integrons provides an ancestry for multiresistant integrons. Proceeding of the National Academy of Sciences. 2001;98:652-657. 18- Kahlmeter G, Brown D, Goldstein F, et al. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) technical notes on antimicrobial susceptibility testing. Clinical microbiology and infection. 2006;12(6):501-3. 19- Dalla-Costa LM, Coelho JM, Souza HA, et al. Outbreak of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii producing the OXA-23 enzyme in Curitiba, Brazil. Journal of clinical microbiology. 2003;41(7):3403-6. 70 فصلنامه آزمایشگاه و تشخیص- زمستان 1392- شماره
20- Larouche A, Roy PH. Effect of attc structure on cassette excision by integron integrases. Mobile DNA. 2011;2(1):3. 21- Bouvier M, Demarre G, Mazel D. Integron cassette insertion: a recombination process involving a folded single strand substrate. The EMBO journal. 2005;24(24):4356-67. - Grindley ND, Whiteson KL, Rice PA. Mechanisms of Site-Specific Recombination. Annual Review of Biochemistry. 2006;75:567-605. 23- Krogh BO, Shuman S. Catalytic mechanism of DNA topoisomerase IB. Molecular cell. 2000;5(6):1035-41. 24- Fluit A, Schmitz FJ. Resistance integrons and super-integrons. Clinical microbiology and infection. 2004;10(4):272-88. 25- Rowe-Magnus DA, Mazel D. The role of integrons in antibiotic resistance gene capture. International journal of medical microbiology. 2002;292(2):115-25. 26- Partridge SR, Recchia GD, Scaramuzzi C, Collis CM, Stokes H, Hall RM. Definition of the atti1 site of class 1 integrons. Microbiology. 2000;146(11):2855-64. 27- Mazel D. Integrons: agents of bacterial evolution. Nature Reviews Microbiology. 2006;4(8):608-20. 28- Biskri L, Bouvier M, Guérout A-M, Boisnard S, Mazel D. Comparative study of class 1 integron and Vibrio cholerae superintegron integrase activities. Journal of bacteriology. 2005;187(5):1740-50. 29- Léon G, Roy PH. Excision and integration of cassettes by an integron integrase of Nitrosomonas europaea. Journal of bacteriology. 2003;185(6):2036-41. 30- Drouin F, Mélançon J, Roy PH. The IntI-like tyrosine recombinase of Shewanella oneidensis is active as an integron integrase. Journal of bacteriology. 2002;184(6):1811-5. 31- Collis CM, Kim M-J, Partridge SR, Stokes H, Hall RM. Characterization of the class 3 integron and the site-specific recombination system it determines. Journal of bacteriology. 2002;184(11):3017-26. 32- Poirel L, Weldhagen GF, Naas T, de Champs C, Dove MG, Nordmann P. GES-2, a class A beta-lactamase from Pseudomonas aeruginosa with increased hydrolysis of imipenem. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2001;45(9):2598-603. 71 فصلنامه آزمایشگاه و تشخیص- زمستان 1392- شماره