ISCR介导的整合子转移及复合整合子形成

看不见的线
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2023-11-23 13:47:05
原创

ISCR是一类特殊的插入序列，它的名字由IS（插入序列）和CR（共同区）两部分组成。ISCR经常被发现存在于在整合子的3’保守区（3’-CS），与不同的耐药基因相连，但不与重组位点相连。为了将它与整合子的CS区分开来，便称其为CR，后续研究发现它具有类似IS91的功能，因此合称为ISCR。目前ISCR被归属于IS91-like family。它们与常见的插入序列具有明显差异，因为ISCR转座酶两侧没有反向重复序列IR，它的转座是从转座酶3’端的复制起点oriIS到复制终点terIS以类似滚环复制的方式进行的，转座模式可以参见我们《可移动元件研究实战指南——从理论机制到分析实操》的插入序列课程。

这里我们首先要讲的是ISCR1是如何介导抗性基因及1类整合子发生转移的。如下图1所示，a图代表的是原始的ISCR1元件，由于整合子与ISCR1的融合，正常的复制终点terIS-1被删除。且ISCR1在识别terIS时存在不准确的问题，即ISCR1在复制过程中有可能错误识别terIS，导致ISCR1的邻近基序被裹挟着一起完成转座。而其识别的位点也是不固定的，这种随机终止转座的方式，将会导致ISCR1调动不同长度的上游5’ DNA序列。

另外，ISCR1与许多抗生素耐药决定因素密切相关，这些抗性基因除了来源于整合子以外，也包括ISCR1的插入位点附近其它的其它非整合子介导的抗性基因，这意味着ISCR1基因附近可能形成密集的抗性基因富集区。

此外，在1类整合子的复合结构中，存在一类非常典型的情况，即1类整合子3’-CS的qacEΔ1基因和sul基因可能形成一份新的拷贝，如图2最下方的基因簇所示。这种结构的出现据推测与ISCR及邻近基序的同源重组相关。图2i/ii/iii显示了ISCR1在选择不同随机复制终点terIS的情况下，插入多种抗性基因邻近位点的转座事件。由于ISCR具有自由环化的能力（如图2iv/v/vi所示），因此当该结构发生图2A/B/C 3种形式的同源重组后，便可以形成含有2个qacEΔ1和sul拷贝的复合转座子模式。