Wyspa patogeniczności - Pathogenicity island
Wyspy patogeniczności ( PAI ), jak określono w 1990 r., stanowią odrębną klasę wysp genomowych nabywanych przez mikroorganizmy w wyniku horyzontalnego transferu genów . Wyspy patogenności występują zarówno w patogenach zwierzęcych, jak i roślinnych. Ponadto PAI znajdują się zarówno w bakteriach Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych . Są one przenoszone poprzez horyzontalne zdarzenia transferu genów, takie jak transfer przez plazmid , fag lub transpozon koniugacyjny . Dlatego PAI przyczyniają się do zdolności mikroorganizmów do ewolucji.
Jeden gatunek bakterii może mieć więcej niż jeden PAI. Na przykład Salmonella ma co najmniej pięć.
Analogiczna struktura genomowa ryzobii nazywana jest wyspą symbiozy .
Nieruchomości
Wyspy patogenności (PAI) to klastry genów włączone do genomu , chromosomalnie lub pozachromosomalnie organizmów chorobotwórczych, ale zwykle nie występują u tych niepatogennych organizmów tego samego lub blisko spokrewnionego gatunku. Mogą być zlokalizowane na chromosomie bakteryjnym lub mogą być przenoszone w obrębie plazmidu lub można je znaleźć w genomach bakteriofagów. Zawartość GC i wykorzystanie kodonów na wyspach patogenności często różni się od reszty genomu , potencjalnie pomagając w ich wykryciu w obrębie danej sekwencji DNA, chyba że dawca i biorca PAI mają podobną zawartość GC
PAI są odrębnymi jednostkami genetycznymi oflankowanymi przez bezpośrednie powtórzenia, sekwencje insercyjne lub geny tRNA, które działają jako miejsca rekombinacji do DNA. Obecne mogą być również geny ruchliwości kryptycznej, co wskazuje na pochodzenie transdukcji. PAI są otoczone bezpośrednimi powtórzeniami; sekwencja zasad na dwóch końcach wstawionej sekwencji jest taka sama. Przenoszą funkcjonalne geny, takie jak integrazy , transpozazy , fagocytoza lub część sekwencji insercyjnych , aby umożliwić insercję do DNA gospodarza. PAI są często związane z genami tRNA , które celują w miejsca tego zdarzenia integracji. Mogą być przenoszone jako pojedyncza jednostka do nowych komórek bakteryjnych, nadając w ten sposób zjadliwość wcześniej łagodnym szczepom.
PAI, rodzaj ruchomego elementu genetycznego , może mieć wielkość od 10 do 200 kb i kodować geny, które przyczyniają się do zjadliwości odpowiedniego patogenu. Wyspy chorobotwórcze niosą geny kodujące jeden lub więcej czynników wirulencji, w tym między innymi adhezyny , układy wydzielnicze (takie jak układ wydzielniczy typu III ), toksyny , inwazyny , moduliny , efektory , superantygeny , układy wychwytu żelaza, synteza o-antygenów, surowica oporność, proteazy immunoglobuliny A , apoptoza , synteza torebki i onkogeneza roślin przez A. tumefaciens .
Istnieją różne kombinacje regulacji z udziałem wysp patogenności. Pierwsza kombinacja polega na tym, że wyspa patogenności zawiera geny regulujące geny zjadliwości kodowane w PAI. Druga kombinacja polega na tym, że wyspa patogenności zawiera geny regulujące geny znajdujące się poza wyspą patogenności. Dodatkowo, geny regulatorowe poza PAI mogą regulować geny wirulencji na wyspie patogeniczności. Geny regulacyjne zazwyczaj kodowane w PAI obejmują białka podobne do AraC i dwuskładnikowe regulatory odpowiedzi.
PAI można uznać za niestabilne regiony DNA, ponieważ są podatne na delecję lub mobilizację. Może to wynikać ze struktury PAI, z bezpośrednimi powtórzeniami, sekwencjami insercyjnymi i asocjacją z tRNA, która umożliwia delecję i mobilizację z większą częstotliwością. Dodatkowo, delecje wysp patogenności wstawionych do genomu mogą spowodować rozerwanie tRNA, a następnie wpłynąć na metabolizm komórki.
Przykłady
- P fimbrie wyspa zawiera czynników wirulencji takich jak hemolizyny, pili, czynnik cytotoksyczny necrosing i uropatogenne białka specyficznego (USP).
- Yersinia pestis wyspa I o wysokiej patogenności posiada geny regulujące pobieranie i magazynowanie żelaza.
- Miejsca dla Salmonelli SP1 i SP2.
- Wyspa patogenności plazmidu Rhodococcus equi koduje czynniki wirulencji proliferacji w makrofagach.
- SapI rodziny Staphylococcus aureus wysp chorobotwórczość ruchomych elementów genetycznych kodujących superantygenów oraz genu zespołu szoku toksycznego toksyny i pozyskuje się przy wysokich częstotliwościach specyficznych fagów .
- Fagi kodowały toksynę cholery Vibrio cholerae , toksynę błoniczą Corynebacterium diphtheriae , neurotoksyny Clostridium botulinum i cytotoksynę Pseudomonas aeruginosa .
- H. pylori ma dwa szczepy, z których jeden jest bardziej zjadliwy niż drugi ze względu na obecnośćwyspy patogenności Cag .