Was ist ein Kanamycin-Resistenzgen?
Das Kanamycin-Resistenzgen (nptII oder nptIII) ist eine DNA-Kette, die es einem Organismus ermöglicht, ein Protein zu produzieren, das dem üblichen Antibiotikum Kanamycin Resistenz verleiht. Dieses Gen wird häufig als selektiver Marker für exogene Plasmide verwendet - Plasmide, die nicht in der Natur vorkommen - in Organismen wie Bakterien oder Hefen. Dieses Selektionsmittel wird auch in Pflanzen eingesetzt. Wissenschaftler, die sich mit Genetik oder Proteomik befassen, können anhand der Anwendung von Kanamycin Bakterienkolonien auswählen, die ein eingefügtes Gen von Interesse enthalten. Kanamycin tötet jede Zellkolonie ab, die keine Zellen enthält, die das zugehörige Resistenzgen transkribieren und translatieren.
Das Kanamycin-Resistenzgen ist natürlichen Ursprungs und befindet sich in Streptomyces kanamyceticus , einem Bakterium, das ein Enzym produzieren kann, das das Kanamycin-Antibiotikum abbaut, bevor das Antibiotikum die Bakterien zerstören kann. Jede Zelle, die dieses Gen lesen und das resultierende Enzym transkribieren kann, hat eine Resistenz gegen Kanamycin. Dieses Gen wurde aus dem resistenten Bakterienstamm isoliert und in andere Plasmide kopiert. Mithilfe von Enzymen können Wissenschaftler Plasmide entwerfen, die Resistenzen gegen Selektionsmittel wie Kanamycin enthalten.
Es gibt viele Wege, auf denen Resistenzen gegen Aminoglykoside wie Kanamycin wirken. Genetische Resistenz gegen Kanamycin kann das Ergebnis einer verminderten Zellpermeabilität oder einer zellulären Inaktivierung des Kanamycin-Enzyms sein. Es ist auch möglich, dass eine Zelle durch eine chromosomale Veränderung, die zu einer Veränderung der Ribosomen dieser Zelle führt, Resistenz gegen Kanamycin zeigt. Diese letzte Resistenz ist jedoch für Genetiker nicht so nützlich wie die anderen Wege, da sie auf chromosomaler DNA und nicht entworfenen Plasmiden beruht. Mit anderen Worten, dieser Widerstand tritt natürlich auf und kann nicht eingefügt werden.
Das Kanamycin-Resistenzgen weist eine gewisse Resistenzüberkreuzung zu anderen Antibiotika und Selektionsmitteln wie Gentamycin und Neomycin auf. Dieses Merkmal macht das Kanamycin-Resistenzgen weniger nützlich, da breite Selektionsmittel eine spezifische Selektion von Bakterienstämmen verhindern. Mit anderen Worten, wenn ein Wissenschaftler die Wechselwirkung zweier Plasmide untersuchen und beide in einen einzelligen Organismus wie Hefe einfügen wollte, konnte der Wissenschaftler Neomycin- oder Gentamycin-Resistenz nicht als Selektionsmarker verwenden, wenn bereits eine Kanamycin-Resistenz vorliegt auf.
Kanamycin-Resistenz wird typischerweise in Laboratorien verwendet und ist ein verbreitetes Selektionsmittel zur Verwendung in genetisch veränderten Organismen geworden. Es wird angenommen, dass Kanamycin als eines der häufigsten Antibiotika im Überfluss vorhanden ist. Infolgedessen gibt es nur wenige Beschränkungen für die Verwendung von Kanamycin bei pflanzentransgenen und genetischen Veränderungen von Pflanzen für die großtechnische industrielle landwirtschaftliche Produktion.