Co to jest gen oporności na kanamycynę?
Gen oporności na kanamycynę (nptII lub nptIII) jest łańcuchem DNA, który pozwala organizmowi wytwarzać białko, nadając oporność na powszechną antybiotyk kanamycynę. Ten gen jest często stosowany jako selektywny marker dla egzogennych plazmidów - plazmidów, które nie występują naturalnie - w organizmach takich jak bakterie lub drożdże. Ten środek selekcyjny jest również stosowany w roślinach. Naukowcy badający genetykę lub proteomikę mogą wybrać kolonie bakteryjne zawierające wstawiony gen będący przedmiotem zainteresowania w oparciu o zastosowanie kanamycyny. Kanamycyna zabije każdą kolonię komórkową, która nie obejmuje komórek transkrybujących i tłumaczących powiązany gen odporności.
Gen oporności na kanamycynę ma naturalne pochodzenie i znajduje się w Streptomyces kanamyceticus , bakterii, która jest w stanie wytworzyć enzym, który rozkłada antybiotyk kanamycyny, zanim antybiotyk może zniszczyć bakterie. Każda komórka, która może odczytać ten gen i transkrybować powstały enzym, 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 szlaków, przez które działa oporność na aminoglikozydy, takie jak kanamycyna. Odporność genetyczna na kanamycynę może być wynikiem zmniejszonej przepuszczalności komórek lub inaktywacji komórkowej enzymu kanamycyny. Możliwe jest również, że komórka wykazuje oporność na kanamycynę przez zmianę chromosomalną prowadzącą do zmiany rybosomów tej komórki. Ta ostatnia oporność nie jest jednak tak przydatna dla genetyków jak inne ścieżki, ponieważ opiera się na chromosomalnym DNA i nie zaprojektowanych plazmidach. Innymi słowy, ten opór występuje naturalnie i nie można go wstawić.
Gen oporności na kanamycynę wykazuje pewne skrzyżowanie oporności z innymi antybiotykami i środkami selekcyjnymi, takimi jak gentamycyna i neomycyna. Ta cecha sprawia, że gen oporności na kanamycynę jest mniej przydatny, ponieważ szerokie czynniki selekcyjne zapobiegają specyficznej selekcji szczepów bakteryjnych. Innymi słowy, jeśli naukowiec chciałby zbadać interakcję dwóch plazmidów, wstawiając je oba do jednokomórkowego organizmu, takiego jak drożdże, naukowiec nie mógłby użyć oporności na neomycynę lub gentamycynę jako markera selekcyjnego, jeśli oporność na kanamycynę jest już uzależniona na.
Odporność na kanamycynę zazwyczaj stosuje się w laboratoriach i stała się ona powszechnym środkiem selekcyjnym do stosowania w organizmach zmodyfikowanych genetycznie. Zakłada się, że kanamycyna występuje w obfitości jako jeden z najczęstszych antybiotyków. W związku z tym istnieje niewiele ograniczeń dotyczących stosowania kanamycyny w transgenice roślin i modyfikacjach genetycznych roślin w przemysłowej produkcji rolnej na dużą skalę.