El gen rpoB codifica la subunidad β de la ARN polimerasa bacteriana . rpoB también se encuentra en los cloroplastos de plantas, donde forma la subunidad beta de la ARN polimerasa codificada por plastidios (PEP). Un inhibidor de la transcripción en bacterias, la tagetitoxina, también inhibe la PEP, lo que demuestra que el complejo que se encuentra en las plantas es muy similar a la enzima homóloga en las bacterias. [1] Codifica 1342 aminoácidos, lo que lo convierte en el segundo polipéptido más grande de la célula bacteriana. [2] Es el sitio de mutaciones que confieren resistencia a los agentes antibacterianos rifamicina , como la rifampicina . [3] Mutaciones en rpoBque confieren resistencia a las rifamicinas al alterar los residuos del sitio de unión de la rifamicina en la ARN polimerasa, reduciendo así la afinidad de unión de la rifamicina por las rifamicinas [4] [5]
Subunidad beta de la ARN polimerasa dirigida por ADN | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | rpoB | |||||
Entrez | 948488 | |||||
PDB | 3IYD | |||||
RefSeq (Prot) | NP_418414.1 | |||||
UniProt | P0A8V2 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 2.7.7.6 | |||||
Cromosoma | genómico: 4,18 - 4,19 Mb | |||||
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Algunas bacterias contienen múltiples copias del gen ARNr 16S , que se usa comúnmente como marcador molecular para estudiar la filogenia . En estos casos, el gen rpoB se puede utilizar para estudiar la diversidad microbiana. [6] [7]
Resistencia a las drogas
En una bacteria sin las mutaciones adecuadas en rpoB, la rifampicina se une a un sitio cerca de la bifurcación en la subunidad β y evita que la polimerasa transcriba más de dos o tres pares de bases de cualquier secuencia de ARN y detenga la producción de proteínas dentro de la célula. [8] [9] Las bacterias con mutaciones en los loci adecuados a lo largo del gen rpoB son resistentes a este efecto. [8] [9]
Jin y Gross realizaron estudios iniciales para generar mutaciones rpoB en E. coli que confieren resistencia a la rifampicina. Se identificaron tres grupos de mutaciones, el grupo I en los codones 507-533, el grupo II en los codones 563-572 y el grupo III en el codón 687. [2] [10] La mayoría de estas mutaciones se encuentran dentro de 81 pares de bases (pb ) en el grupo que denominé "Región determinante de la resistencia a la rifampicina (RRDR)". [9] Esta resistencia se asocia típicamente con una mutación en la que una base en el ADN se sustituye por otra y la nueva secuencia codifica un aminoácido con una cadena lateral grande que inhibe la unión de las moléculas de rifampicina a la polimerasa. [9]
Existen mutaciones adicionales que pueden ocurrir en la subunidad β de la polimerasa que están ubicadas lejos del sitio de unión de rifampicina que también pueden resultar en una resistencia leve. [8] Posiblemente indica que la forma de estas áreas puede afectar la formación del sitio de unión de rifampicina. [8]
Las sondas de ácido nucleico pueden detectar mutaciones en rpoB que confieren resistencia a la rifampicina. Para Mycobacterium tuberculosis , las mutaciones resistentes a la rifamicina que se encuentran con mayor frecuencia involucran los codones 516, 526 y 531 (numerados, por convención, como en Escherichia coli rpoB ). [11] [12] Estas mutaciones dan como resultado una alta resistencia a la rifampicina con una pérdida de aptitud relativamente baja. [8] Para Staphylococcus aureus , la mutación resistente a rifamicina que se encuentra con mayor frecuencia involucra el codón 526. [13]
Además de impartir resistencia a la rifampicina, se han identificado ciertas mutaciones de rpoB en el 70% de las cepas de Vancomicina Intermedia de S. aureus (VISA). [8]
Efectos fisiológicos de las mutaciones de rpoB
Las regiones del gen rpoB que son susceptibles a mutaciones suelen estar bien conservadas, lo que indica que son importantes para la vida. [9] Esto hace que sea muy probable que las mutaciones dentro de estas regiones tengan algún efecto sobre la aptitud general del organismo. [9] Estos cambios fisiológicos pueden incluir una tasa de crecimiento reducida, una mayor sensibilidad a los aumentos o disminuciones de la temperatura y alteraciones de las propiedades de elongación de la cadena de ARN y la terminación de la transcripción. [8] Sin embargo, estos cambios no son universales en todas las bacterias. Una mutación en el codón 450 de M. tuberculosis conduce a una pérdida menor de aptitud, mientras que la correspondiente mutación en S. aureus da como resultado bacterias que apenas pueden sobrevivir. [8]
En Neisseria meningitidis, se ha observado que las mutaciones rpoB aumentan la expresión de enzimas que participan en la metabolización de carbohidratos, así como enzimas involucradas en el ciclo del ácido cítrico y en el alargamiento de la transcripción. [8] Al mismo tiempo, las enzimas involucradas en la producción de ATP, la división celular y el metabolismo de los lípidos se regulan negativamente o se expresan a un nivel más bajo de lo normal. [8]
En M. tuberculosis, las mutaciones en el gen rpoB pueden aumentar significativamente la policétido sintasa , lo que podría indicar un aumento de la producción de dimicocerosato de tiocerol, un lípido producido por M. tuberculosis e implicado en la virulencia de la bacteria. [8] Las mutaciones también afectan la unión del promotor, el alargamiento, la terminación y los procesos de reparación acoplados a la transcripción en la ARN polimerasa misma. [8] Debido a esto, las mutaciones rpoB se utilizaron para estudiar los mecanismos de transcripción antes de que el interés cambiara a su capacidad para impartir resistencia a los antibióticos. [9] Las mutaciones particulares pueden incluso dar lugar a cepas de M. tuberculosis que crecen mejor en presencia de rifampicina que cuando el antibiótico no está presente. [9]
En las bacterias que se utilizan para producir antibióticos naturales como la eritromicina ( Saccharopolyspora erythraea ) y la vancomicina ( Amycolatopsis orientalis ), ciertas mutaciones rpoB pueden aumentar la producción de antibióticos por parte de las bacterias con esas mutaciones. [9]
Referencias
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