Co to jest gen oporności na kanamycynę?

Gen oporności na kanamycynę (nptII lub nptIII) to ciąg DNA, który umożliwia organizmowi wytwarzanie białka, nadając oporność na powszechny antybiotyk kanamycynę. Gen ten jest często używany jako marker selekcyjny dla egzogennych plazmidów — plazmidów, które nie występują naturalnie — w organizmach takich jak bakterie lub drożdże. Ten środek selekcyjny jest również stosowany w roślinach. Naukowcy zajmujący się genetyką lub proteomiką mogą wybrać kolonie bakteryjne, które zawierają wstawiony gen będący przedmiotem zainteresowania, na podstawie zastosowania kanamycyny. Kanamycyna zabije każdą kolonię komórkową, która nie zawiera komórek dokonujących transkrypcji i translacji powiązanego genu odporności.

Gen oporności na kanamycynę ma naturalne pochodzenie i znajduje się w Streptomyces kanamyceticus, bakterii zdolnej do wytwarzania enzymu rozkładającego antybiotyk kanamycynowy, zanim antybiotyk zdoła zniszczyć bakterie. Każda komórka, która potrafi odczytać ten gen i dokonać transkrypcji powstałego enzymu, będzie miała oporność na kanamycynę. Gen ten został wyizolowany z opornego szczepu bakteryjnego i skopiowany do innych plazmidów. Dzięki zastosowaniu enzymów naukowcy mogą projektować plazmidy, które zawierają oporność na czynniki selekcyjne, takie jak kanamycyna.

Istnieje wiele dróg, przez które działa oporność na aminoglikozydy, takie jak kanamycyna. Genetyczna oporność na kanamycynę może być wynikiem zmniejszonej przepuszczalności komórek lub komórkowej inaktywacji enzymu kanamycyny. Komórka może również wykazywać oporność na kanamycynę poprzez zmianę chromosomalną prowadzącą do zmiany rybosomów tej komórki. Ta ostatnia odporność nie jest jednak tak użyteczna dla genetyków jak inne ścieżki, ponieważ opiera się na chromosomalnym DNA, a nie zaprojektowanych plazmidach. Innymi słowy, ten opór występuje naturalnie i nie można go wstawić.

Gen oporności na kanamycynę ma pewną krzyżówkę oporności na inne antybiotyki i środki selekcyjne, takie jak gentamycyna i neomycyna. Ta cecha sprawia, że ​​gen oporności na kanamycynę jest mniej użyteczny, ponieważ szerokie czynniki selekcyjne zapobiegają specyficznej selekcji szczepów bakteryjnych. Innymi słowy, jeśli naukowiec chciałby zbadać interakcję dwóch plazmidów, wstawiając je do organizmu jednokomórkowego, takiego jak drożdże, nie mógłby użyć oporności na neomycynę lub gentamycynę jako markera selekcyjnego, jeśli oporność na kanamycynę jest już oparta na oporności na kanamycynę. od.

Oporność na kanamycynę jest zwykle stosowana w laboratoriach i stała się powszechnym środkiem selekcyjnym do stosowania w organizmach modyfikowanych genetycznie. Uważa się, że kanamycyna, jako jeden z najczęstszych antybiotyków, istnieje w obfitości. W związku z tym istnieje niewiele ograniczeń dotyczących stosowania kanamycyny w roślinach transgenicznych i modyfikacjach genetycznych roślin do przemysłowej produkcji rolnej na dużą skalę.