Integroni on bakteerien geneettinen järjestelmä, joka mahdollistaa pienien geenikasettien kerääntymisen ja ilmentymisen samalle paikalle genomissa. Integronit eivät ole itsessään liikkuvia elementtejä samalla tavalla kuin esimerkiksi transposonit, mutta niitä esiintyy usein yhdessä muiden liikkuvien elementtien kanssa ja ne löytyvät sekä plasmideissa että kromosomeissa. Tämän järjestelmän avulla antibioottiresistenssi ja muut bakteerisia ominaisuuksia koodaavat geenit voivat levitä nopeasti populaatioissa.
Miten integroni toimii?
Integroni koostuu yleensä kahdesta pääosasta:
- integraasi-entsyymi (tyypillisesti intI-geeni), joka katalysoi rekombinaatiota ja liittää tai irrottaa kasetteja; tähän viitataan usein sanalla geeni, joka koodaa entsyymiä, joka kiinnittää kasetit;
- integrointipaikka ja promootori (esim. attI ja promootori Pc), johon geenikasetteina tunnetut pienet DNA‑yksiköt liitetään ja jonka kautta kasettien geenit saavat ilmentymiskäskyn.
Geneettiset geenikasetit ovat usein yksinkertaisia: tyypillisesti kasetissa on vain yksi geeni sekä erityinen rekombinaatiokohta (attC), mutta ei omaa promootoria. Kun kasetti liittyy integroniin, integronin promootori ohjaa kasetin geenin ilmentymistä. Tämän vuoksi kasettien järjestyksellä voi olla merkitystä: ensimmäiseksi liitetyssä kasetissa oleva geeni voi ilmentyä voimakkaammin kuin myöhemmät kasetit.
Miksi integronit ovat tärkeitä antibioottiresistenssin kannalta?
Monet kasetit kantavat resistenssigeenejä, jotka koodaavat esimerkiksi entsyymejä, jotka muokkaavat tai hajottavat antibioottimolekyylejä (entsyymiä), tai joita muut mekanismit käyttävät estämään antibiootin vaikutuksen. Koska integronit voivat koota useita erilaisia kasetteja samaan tilaan, ne voivat muodostaa moniresistenssialueita, joissa sama bakteeri on vastustuskykyinen useille eri lääkeaineille. Integroituja kasetteja voidaan myös siirtää eteenpäin esimerkiksi liikkuvien geneettisten elementtien avulla, mikä edistää horisontaalista geeninsiirtoa eri bakteerien välillä.
Missä integroneja esiintyy ja miten ne leviävät?
Integroneja tavataan laajasti bakteereissa ja ne voivat toimia sekä ympäristön bakteereissa että kliinisissä lajeissa. Integrointi voi tapahtua siten, että kasetit lisätään integronin paikkaan ja ne voidaan myös poistaa; toisin sanoen "integroni" kuvaa rakenteita sekä ilman että kasettien kanssa. Integroineja on löydetty paitsi plasmideista ja kromosomeista myös osana laajempia transposoni- tai mobiileja alustarakenteita, jotka auttavat niiden leviämisessä muihin bakteereihin.
Luokat ja kliininen merkitys
On olemassa useita integronityyppejä (esim. luokat 1–5), joista luokka 1 on merkittävästi yhteydessä ihmisen taudinaiheuttajiin ja kliiniseen antibioottiresistenssiin. Vaikka ensimmäinen löydetty toiminto oli usein antibioottiresistenssi, integronien kaseteissa voi olla myös muitakin bakteerien toiminnallisia geenejä (ominaisuuksia).
Miten integroneja voidaan torjua?
Koska integronit lisäävät resistenssigeenien leviämistä, avainkeinoja niiden hallintaan ovat:
- antibioottien vastuullinen käyttö ja vähentäminen valinnanpaineen pienentämiseksi,
- infektion ehkäisy ja hygienia terveydenhuollossa ja elintarvikeketjuissa,
- seuranta ja resistenssigeenien valvonta sekä ympäristöstä että kliinisistä lähteistä,
- tutkimus mekanismien estämiseksi, esimerkiksi estäjiä integraasientsyymille.
Yhteenvetona: integroni on tehokas geneettinen "alusta", joka kokoaa ja ilmaisee yksittäisiä geenikasetteja. Se ei välttämättä itsessään siirry vapaasti, mutta yhdistyneenä muihin mobiileihin elementteihin se on keskeinen tekijä antibioottiresistenssin ja muiden bakteeristen ominaisuuksien leviämisessä.