อ่าน 5 นาที
อาร์พีบี
ยีนrpoB เข้ารหัสซับยูนิต β ของเอนไซม์ RNA polymerase ของแบคทีเรีย และเอนไซม์ RNA polymerase ที่เข้ารหัสโดยพลา สติด (PEP) ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ยีนนี้เข้ารหัสกรดอะมิโน 1342...
อาร์พีบี
| หน่วยย่อยเบต้าของเอนไซม์ RNA polymerase ที่ควบคุมโดย DNA | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ตัวระบุ | |||||||
| สิ่งมีชีวิต | |||||||
| เครื่องหมาย | อาร์พีบี | ||||||
| เอนเทรซ | 948488 | ||||||
| พีดีบี | 3IYD | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_418414.1 | ||||||
| ยูนิโปรท | พี0เอ8วี2 | ||||||
| ข้อมูลอื่นๆ | |||||||
| หมายเลข EC | 2.7.7.6 | ||||||
| โครโมโซม | จีโนมิกส์: 4.18 - 4.19 เมกะไบต์ | ||||||
| |||||||
ยีนrpoB เข้ารหัสซับยูนิต β ของเอนไซม์ RNA polymerase ของแบคทีเรีย และเอนไซม์ RNA polymerase ที่เข้ารหัสโดยพลา สติด (PEP) ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ยีนนี้เข้ารหัสกรดอะมิโน 1342 ตัวในE. coliทำให้เป็นพอลิเปปไทด์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในเซลล์แบคทีเรีย[ 1 ]ยีนนี้เป็นเป้าหมายของ ยาปฏิชีวนะในกลุ่ม ริฟามัยซินเช่นริแฟมปิน [ 2 ] การ กลายพันธุ์ในrpoBที่ทำให้เกิดการดื้อต่อริฟามัยซินเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงสารตกค้างที่จับกับยาของโปรตีน ทำให้ความสามารถในการจับกับยาปฏิชีวนะเหล่านี้ลดลง[ 3 ] [ 4 ]
แบคทีเรียบางชนิดมีสำเนา ยีน 16S rRNA หลายชุด ซึ่งมักใช้เป็นเครื่องหมายโมเลกุลในการศึกษาวิวัฒนาการ ในกรณีเหล่านี้ ยีน rpoBสำเนาเดียวสามารถใช้ศึกษาความหลากหลายของจุลินทรีย์ได้[ 5 ] [ 6 ]
สารยับยั้งการถอดรหัสในแบคทีเรียอย่างทาเจทิทอกซินยังยับยั้ง PEP ด้วย แสดงให้เห็นว่าสารประกอบที่พบในพืชมีความคล้ายคลึงกับเอนไซม์ที่คล้ายคลึงกันในแบคทีเรียมาก[ 7 ]
การดื้อยา
ในแบคทีเรียที่ไม่มีการกลายพันธุ์ที่เหมาะสมในrpoB ไรแฟมพิซินจะจับกับตำแหน่งใกล้กับส้อมในซับยูนิต β และป้องกันไม่ให้พอลิเมอเรสถอดรหัสลำดับ RNA ได้มากกว่าสองหรือสามเบสคู่ และหยุดการผลิตโปรตีนภายในเซลล์[ 8 ] [ 9 ]แบคทีเรียที่มีการกลายพันธุ์ในตำแหน่งที่เหมาะสมตาม ยีน rpoBจะต้านทานต่อผลกระทบนี้[ 8 ] [ 9 ]
การศึกษาเบื้องต้นดำเนินการโดย Jin และ Gross เพื่อสร้าง การกลายพันธุ์ rpoBในE. coliที่ทำให้เกิดความต้านทานต่อริแฟมพิซิน มีการระบุกลุ่มการกลายพันธุ์ 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่ 1 ที่โคดอน 507-533 กลุ่มที่ 2 ที่โคดอน 563-572 และกลุ่มที่ 3 ที่โคดอน 687 [ 1 ] [ 10 ]การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เหล่านี้ตั้งอยู่ในบริเวณ 81 คู่เบส (bp) ในกลุ่มที่ 1 ซึ่งเรียกว่า "บริเวณกำหนดความต้านทานต่อริแฟมพิซิน (RRDR)" [ 9 ]ความต้านทานนี้มักเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ที่เบสใน DNA ถูกแทนที่ด้วยเบสอื่น และลำดับใหม่จะเข้ารหัสกรดอะมิโนที่มีโซ่ข้างขนาดใหญ่ที่ยับยั้งโมเลกุลริแฟมพิซินจากการจับกับพอลิเมอเรส[ 9 ]
มีการกลายพันธุ์เพิ่มเติมที่สามารถเกิดขึ้นในซับยูนิต β ของพอลิเมอเรสซึ่งอยู่ห่างจากตำแหน่งการจับของริแฟมพิซิน ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความต้านทานเล็กน้อยได้เช่นกัน[ 8 ]ซึ่งอาจบ่งชี้ว่ารูปร่างของบริเวณเหล่านี้อาจส่งผลต่อการก่อตัวของตำแหน่งการจับของริแฟมพิซิน[ 8 ]
โพรบกรดนิวคลีอิกสามารถตรวจจับการกลายพันธุ์ในrpoBที่ทำให้เกิดการดื้อยาไรแฟมพิซินได้ สำหรับMycobacterium tuberculosisการกลายพันธุ์ที่ดื้อยาไรแฟมัยซินที่พบได้บ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับโคดอน 516, 526 และ 531 (โดยกำหนดหมายเลขตามธรรมเนียมเช่นเดียวกับrpoB ของ Escherichia coli ) [ 11 ] [ 12 ]การกลายพันธุ์เหล่านี้ส่งผลให้เกิดการดื้อยาไรแฟมพิซินสูงโดยมีการสูญเสียสมรรถภาพค่อนข้างต่ำ[ 8 ] สำหรับStaphylococcus aureusการกลายพันธุ์ที่ดื้อยาไรแฟมัยซินที่พบได้บ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับโคดอน 526 [ 13 ]
นอกจากจะทำให้เกิดความต้านทานต่อริแฟมพิซินแล้วยังพบการกลายพันธุ์ของ rpoB บางชนิดในเชื้อ S. aureus สายพันธุ์ Vancomycin Intermediate (VISA) ถึง 70% [ 8 ]
ผลกระทบทางสรีรวิทยาของการกลายพันธุ์ของยีน rpoB
บริเวณของ ยีน rpoBที่ไวต่อการกลายพันธุ์มักจะได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความสำคัญต่อชีวิต[ 9 ]ทำให้เป็นไปได้มากว่าการกลายพันธุ์ภายในบริเวณเหล่านี้จะมีผลต่อความเหมาะสมโดยรวมของสิ่งมีชีวิต[ 9 ]การเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาเหล่านี้อาจรวมถึงอัตราการเจริญเติบโตที่ลดลง ความไวต่อการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของการยืดสาย RNA และการยุติการถอดรหัส[ 8 ]อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นกับแบคทีเรียทุกชนิด การกลายพันธุ์ในโคดอน 450 ของM. tuberculosisนำไปสู่การสูญเสียความเหมาะสมเพียงเล็กน้อย ในขณะที่การกลายพันธุ์ที่สอดคล้องกันในS. aureusส่งผลให้แบคทีเรียแทบจะไม่สามารถอยู่รอดได้[ 8 ]
ในNeisseria meningitidisพบว่าการกลายพันธุ์ของrpoB ทำให้การแสดงออกของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตเพิ่มขึ้น รวมถึงเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับ วัฏจักรกรดซิตริกและการยืดตัวของการถอดรหัส[ 8 ]ในขณะเดียวกัน เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ATP การแบ่งเซลล์ และการเผาผลาญไขมันทั้งหมดจะถูกควบคุมลดลง หรือแสดงออกในระดับที่ต่ำกว่าปกติ[ 8 ]
ใน เชื้อ M. tuberculosisการกลายพันธุ์ในยีน rpoB สามารถเพิ่มการทำงานของเอนไซม์polyketide synthase ได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงการผลิต phthiocerol dimycocerosate ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นไขมันที่ผลิตโดยM. tuberculosisและเกี่ยวข้องกับความรุนแรงของแบคทีเรีย[ 8 ]การกลายพันธุ์ยังส่งผลกระทบต่อการจับกับโปรโมเตอร์ การยืดตัว การสิ้นสุด และกระบวนการซ่อมแซมที่เชื่อมโยงกับการถอดรหัสใน RNA polymerase เอง[ 8 ]ด้วยเหตุนี้ การกลายพันธุ์ ของ rpoBจึงถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาถึงกลไกการถอดรหัส ก่อนที่ความสนใจจะเปลี่ยนไปที่ความสามารถในการทำให้เกิดความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะ[ 9 ]การกลายพันธุ์บางอย่างอาจส่งผลให้เกิดสายพันธุ์ของM. tuberculosisที่เจริญเติบโตได้ดีกว่าเมื่อมี rifampicin มากกว่าเมื่อไม่มียาปฏิชีวนะ[ 9 ]
ในแบคทีเรียที่ใช้ในการผลิตยาปฏิชีวนะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่นอิริโทรไมซิน ( Saccharopolyspora erythraea ) และแวนโคไมซิน ( Amycolatopsis orientalis ) การกลายพันธุ์ ของ rpoB บางอย่าง สามารถเพิ่มการผลิตยาปฏิชีวนะโดยแบคทีเรียที่มีการกลายพันธุ์เหล่านั้นได้[ 9 ]
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อาร์พีบี
ยีนrpoB เข้ารหัสซับยูนิต β ของเอนไซม์ RNA polymerase ของแบคทีเรีย และเอนไซม์ RNA polymerase ที่เข้ารหัสโดยพลา สติด (PEP) ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ยีนนี้เข้ารหัสกรดอะมิโน 1342...
การดื้อยา
ในแบคทีเรียที่ไม่มีการกลายพันธุ์ที่เหมาะสมใน rpoB ไรแฟมพิซิน จะจับกับตำแหน่งใกล้กับส้อมในซับยูนิต β และป้องกันไม่ให้พอลิเมอเรสถอดรหัสลำดับ RNA ได้มากกว่าสองหรือสามเบสคู่ และหยุดการผลิตโปรตีนภายในเซลล์ [ 8 ] [ 9 ]...
ผลกระทบทางสรีรวิทยาของการกลายพันธุ์ของยีน rpoB
บริเวณของ ยีน rpoB ที่ไวต่อการกลายพันธุ์มักจะได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความสำคัญต่อชีวิต [ 9 ] ทำให้เป็นไปได้มากว่าการกลายพันธุ์ภายในบริเวณเหล่านี้จะมีผลต่อความเหมาะสมโดยรวมของสิ่งมีชีวิต [ 9 ]...