Wat is een kanamycineresistentiegen?

Het kanamycineresistentiegen (nptII of nptIII) is een reeks DNA waarmee een organisme een eiwit kan produceren, wat resistentie verleent tegen het gemeenschappelijke antibioticum kanamycine. Dit gen wordt vaak gebruikt als een selectieve marker voor exogene plasmiden - plasmiden die niet van nature voorkomen - in organismen zoals bacteriën of gist. Dit selectiemiddel wordt ook in planten gebruikt. Wetenschappers die genetica of proteomica bestuderen, kunnen kiezen uit bacteriekolonies met een ingebracht interessant gen op basis van kanamycine. Kanamycin doodt elke cellulaire kolonie die geen cellen bevat die het bijbehorende resistentiegen transcriberen en vertalen.

Het kanamycineresistentiegen heeft een natuurlijke oorsprong en wordt gevonden in Streptomyces kanamyceticus , een bacterie die in staat is een enzym te produceren dat het kanamycine-antibioticum afbreekt voordat het antibioticum de bacteriën kan vernietigen. Elke cel die dit gen kan lezen en het resulterende enzym kan transcriberen, heeft een weerstand tegen kanamycine. Dit gen werd geïsoleerd uit de resistente bacteriestam en gekopieerd naar andere plasmiden. Door het gebruik van enzymen kunnen wetenschappers plasmiden ontwerpen die weerstanden tegen selectiemiddelen zoals kanamycine opnemen.

Er zijn veel wegen waardoor resistentie tegen aminoglycosiden, zoals kanamycine, van kracht wordt. Genetische weerstand tegen kanamycine kan een gevolg zijn van verminderde celpermeabiliteit of cellulaire inactivering van het kanamycine-enzym. Het is ook mogelijk dat een cel resistentie tegen kanamycine vertoont door een chromosomale verandering die leidt tot een wijziging van de ribosomen van die cel. Deze laatste resistentie is echter niet zo nuttig voor genetici als de andere routes, omdat het afhankelijk is van chromosomaal DNA en niet van ontworpen plasmiden. Met andere woorden, deze weerstand is van nature voorkomend en kan niet worden ingebracht.

Het kanamycineresistentiegen heeft enige resistentie-crossover tegen andere antibiotica en selectiemiddelen zoals gentamycine en neomycine. Deze eigenschap maakt het kanamycineresistentiegen minder bruikbaar omdat brede selectiemiddelen specifieke selectie van bacteriestammen voorkomen. Met andere woorden, als een wetenschapper de interactie van twee plasmiden wilde bestuderen, door ze beide in een eencellig organisme zoals gist in te brengen, kon de wetenschapper geen neomycine- of gentamycineresistentie gebruiken als selectiemerker als kanamycineresistentie al wordt gebruikt op.

Kanamycineresistentie wordt meestal in laboratoria gebruikt en is een algemeen selectiemiddel geworden voor gebruik in genetisch gemodificeerde organismen. Als een van de meest voorkomende antibiotica wordt aangenomen dat kanamycine in overvloed aanwezig is. Bijgevolg zijn er weinig beperkingen op het gebruik van kanamycine in plantentransgenen en genetische modificaties van planten voor grootschalige industriële landbouwproductie.