Integrones: apps de multirresistencia?

Integrones: estructuras genéticas (apps) portadoras de uno o varios genes de resistencia a antibióticos, disponibles en diversas variedades y tamaños, integrables en cromosoma y plásmidos, compatibles con la mayoría de los entornos genéticos bacterianos, pueden obtenerse en cualquier lugar (aunque especialmente en hospitales, granjas y otros ambientes antropogénicos).

 

Estructura de un integrón de multirresistencia típico, el Integrón In113. Las flechas azules representan los genes, que se expresan de izquierda a derecha (sentido 5′ a 3′). La secuencia de recombinación y entrada de nuevos genes se encuentra a la izquierda de la figura, antes del primer gen. Debajo se indican las familias de antibióticos afectadas por los diferentes genes.

Los integrones de multirresistencia, como el que se muestra en la figura, son estructuras interesantes y asombrosas… fragmentos de ADN que acumulan genes de resistencia a antibióticos, se multiplican, se dispersan y evolucionan como si tuvieran vida propia. Y en cierto sentido la tienen, aunque no tienen capacidad para replicarse ni moverse por sí mismos, funcionan como simbiontes que proporcionan una ventaja obvia a su hospedador.

Un integrón es un fragmento de ADN que codifica una integrasa, una secuencia de recombinación, y  promotores propios que dirigen la expresión de sus genes. La integrasa reconoce determinadas secuencias en estructuras llamadas genes casete y las utiliza para insertar o escindir los genes casete en la secuencia de recombinación. Integrones como el que se muestra en la figura se encuentran con frecuencia infecciones hospitalarias. Los genes nuevos se insertan en el extremo izquierdo, y por tanto el orden de los genes refleja la historia del integrón. La densidad de genes de resistencia es un reflejo de la intensidad de la presión antibiótica que estamos ejerciendo en nuestro medio.

Los integrones se descubrieron en la década de los 80 del siglo pasado, y desde entonces la mayor parte de los estudios se han realizado en el ámbito clínico, en relación con la resistencia a los antibióticos (para profundizar un poquito más recomiendo la breve revisión de Montserrat Sabaté y Guillem Prats). Y sin embargo, ésta es una funcionalidad nueva. Un trabajo reciente, liderado por investigadores del Instituto de Ciencias del Medio Ambiente el Suelo y el Agua de Israel, ha caracterizado el contenido de los integrones presentes en muestras de doce plantas de tratamiento de aguas residuales de Europa e Israel, utilizando para ello técnicas de secuenciación masiva. Los resultados son sorprendentes y plantean nuevas preguntas acerca de la biología de estas estructuras:  la mayor parte de las secuencias obtenidas codifican genes hipotéticos de función desconocida, es decir secuencias que están  presentes en las bases de datos de referencia, y muy probablemente corresponden a genes, pero no han sido caracterizadas funcionalmente. Entre el 0.47 y el 3% de las secuencias obtenidas correspondían a genes con funciones conocidas, de ellos la mayor parte estaban relacionados con resistencia a antibióticos, aunque se encontraron también otras funciones como detoxificación, movilidad de los elementos, o regulación génica.

Podemos decir por tanto, que no sabemos mucho acerca de la biología y la evolución de los integrones, puesto que desconocemos las funciones de la mayoría de los genes que contienen. Sin embargo, sí sabemos que se han incorporado recientemente a la carrera armamentística entre el ser humano y las infecciones bacterianas. Y que, como las mejores aplicaciones para móviles, los integrones se comparten, se modifican y se diseminan por la comunidad muy rápidamente.

 

REFERENCIAS:

Gatica J, Tripathi V, Green S, Manaia CM, Berendonk T, Cacace D, Merlin C, Kreuzinger N, Schwartz T, Fatta-Kassinos D, Rizzo L, Schwermer CU, Garelick H, Jurkevitch E, Cytryn E. High Throughput Analysis of Integron Gene Cassettes in Wastewater Environments. Environ Sci Technol. 2016 Nov 1;50(21):11825-11836.

 

Sabaté M, Prats G. Estructura y función de los integrones. Enferm Infecc Microbiol Clin. 2002 Aug-Sep;20(7):341-5.

 

Etiquetas: , , ,

Si te gustó esta entrada anímate a escribir un comentario o suscribirte al feed y obtener los artículos futuros en tu lector de feeds.

Comentarios

Muchas gracias Mingo por tu capacidad de síntesis y comunicación. Te animo a que próximamente nos intentes explicar los transposones.

En relación con toros estos mecanismos de resistencia: ¿Existe alguna manera de combatirlos? ¿Puede ser CRISPR una parte de la solución? ¿Y la introducción en dichas estructuras de caballos de Troya que alteren su función?

Muchas gracias otra vez

JR

Gracias, José Ramón.

Existe al menos un trabajo publicado a modo de prueba de concepto en el que se utiliza el sistema CRISPR/Cas9 para re-sensibilizar una cepa resistente in vitro (Kim et al. J Microbiol Biotechnol. 2016; 26(2):394-401). Para utilizar un sistema así in vivo habría que diseñar sistemas de transferencia y selección eficientes, y definir cuándo y dónde utilizarlos. Tal vez podrían desarrollarse sistemas para eliminar o al menos reducir la población de integrones circulantes, asociados a ganadería o a grupos concretos de portadores intestinales, antes de utilizar los antibióticos. Es una idea interesante que merece la pena explorar.

[...] que está en aumento. La agrupación de genes de resistencia en estructuras genéticas móviles (integrones, transposones y plásmidos) facilita la adquisición de multirresistencias en un solo paso, y la [...]

(requerido)

(requerido)


*