Сравнительная геномика интегративных и конъюгативных элементов: представления об эволюции семейства SXT/R391

Интегративные и конъюгативные элементы (ICE) относятся к одному из трех основных типов самопередающихся мобильных генетических элементов бактерий. Подобно плазмидам, ICE передаются путем конъюгации, однако, в отличие от плазмид и подобно многим фагам, эти элементы интегрируются в хромосому хозяина и реплицируются вместе с ней. Представители семейства ICE SXT/R391 выделены из нескольких видов грамотрицательных бактерий, включая Vibrio cholerae — возбудитель холеры, у которого они служили важными векторами распространения генов устойчивости к антибиотикам. В настоящей работе была разработана плазмидная система для захвата и выделения ICE SXT/R391 с целью их секвенирования. Сравнительный анализ геномов 13 ICE SXT/R391, происходящих от различных хозяев и из разных географических регионов, показал, что они содержат 52 полностью синтенных и почти идентичных консервативных гена, образующих каркас, способный мобилизовать набор вариабельных участков ДНК. Кроме того, давление отбора, поддерживающее мобильность ICE, по-видимому, ограничивало вставки вариабельной ДНК межгенными участками, не нарушающими основные функции. Вариабельные гены обусловливают разнообразные специфичные для элемента фенотипы, такие как устойчивость к антибиотикам. Функциональный анализ набора делеционных мутантов показал, что для мобильности ICE необходимы менее половины консервативных основных генов; функции большинства необязательных основных генов неизвестны. Ряд данных свидетельствует о масштабной рекомбинации между ICE SXT/R391, приведшей к перераспределению состава вариабельных генов в соответствующих элементах. Кроме того, результаты анализа указывают на возможное существование сети филогенетических связей между последовательностями, встречающимися во всех типах мобильных генетических элементов.