Integrovat jsou genetické prvky nacházejí pouze v bakteriích , a zejména na Gram negativní . Představují přirozený systém pro zachycení, expresi a šíření genů, které umožňují bakteriím reagovat na stres prostředí. Zejména se podílejí na multirezistenci bakterií na antibiotika a určité biocidy .
Nedávno bylo genetickými analýzami prokázáno, že všechny klinické integrony třídy 1 pocházejí od stejného (nedávného) předka; Díky velmi specifickým vlastnostem jejich složek DNA a díky transpozonům - v kontextu globalizace - se rychle a snadno rozšířily po celém světě: z jedné bakterie na druhou; od hostitelů obratlovců k ostatním a z jedné země nebo kontinentu k ostatním. Okolnosti a prostředky tohoto šíření silně připomínají případ invazivních druhů .
Jako silné biologické alterageny je lze považovat za mutageny a vzhledem k jejich rostoucí hojnosti a invazivitě je profesor Michael Gillings (profesor molekulární evoluce na katedře biologických věd na Macquarie University v Austrálii) zařazuje mezi vznikající znečišťující látky které se za posledních několik desetiletí staly předmětem zájmu lidí a ekosystémů , zejména klinických integronů třídy 1, které umožnily vývoj a šíření rezistence na antibiotika ve světě prostřednictvím více než 70 bakteriálních druhů medicínského významu. Z nich jsou to hlavně střevní bakterie běžné u lidí a domácích zvířat, často patogenní, a které se nyní nacházejí až tak daleko jako Antarktida . Integrony působí ve spojení s transpozony as geny pro rezistenci vůči kovům, dezinfekčním prostředkům, biocidům a antibiotikům, což přispívá k šíření extremofilních bakterií, s nimiž může být stále obtížnější bojovat, pokud jsou nebo se stanou patogenními.
Integony charakterizovaly v roce 1989 dva australští vědci : Ruth Hall a Hatch Stokes na základě homologií v organizaci různých transpozonů, o nichž je známo, že propůjčují rezistenci na antibiotika (např. Tn21). Jiné typy integronů byly od té doby charakterizovány jako sedavé prvky v chromozomech mnoha bakterií v životním prostředí. Ty mohou spojit stovky genů a mít širší adaptivní roli.
Dosud byly charakterizovány stovky integonů. Odhaduje se, že 9-10% všech bakterií má integron. Prevalence integronů hostovaných transpozony a zapojených do šíření genů rezistence na antibiotika je u klinických izolátů patogenních gramnegativních bakterií velmi vysoká.
Integrony jsou definovány jako asociace mezi:
Všechny tyto tři prvky tvoří dobře konzervovanou oblast na 5 ', společnou pro všechny integrony. V naprosté většině případů na ni navazuje 3 'síť tandemových kazet orientovaných opačným směrem než gen intI. Tato 3 'část je variabilní od jednoho integronu k druhému.
Genové kazety jsou nereplikující se mobilní prvky, které existují ve volné kruhové formě a v lineární formě integrované do integrálu. Skládají se z jedné (nebo vzácněji několika) kódující sekvence a z AttC rekombinačního místa. Naproti tomu většině genů v těchto kazetách chybí promotor.
Údržba kazet vyžaduje, aby byly integrovány do replikativního prvku (chromozom, plazmidy). Integráza kódovaná integronem přednostně katalyzuje dva typy rekombinační reakce: 1) attC x attC, což vede k excizi kazety, 2) attI x attC, což umožňuje integraci kazety v místě attI integronu . Po vložení je kazeta udržována během dělení buněk. Postupné integrace genových kazet vedou k vytvoření řady kazet. Poslední integrovanou kazetou je pak ta, která je nejblíže promotoru Pc, v místě attI. Způsob rekombinace katalyzovaný IntI zahrnuje strukturovanou jednovláknovou DNA a propůjčuje jedinečné vlastnosti způsobu rozpoznávání míst attC. Integrace genových kazet do integronu také poskytuje promotor Pc, který umožňuje expresi všech kazet v síti, podobně jako u operonu. Úroveň exprese genu kazety je pak funkcí počtu a povahy kazet, které jí předcházejí. V roce 2009 bylo prokázáno, že exprese integrázy IntI byla řízena bakteriální SOS odpovědí, čímž se spojilo toto adaptivní zařízení se stresovou odpovědí v bakteriích .
Integrony zapojené do rezistence na antibiotika jsou seskupeny do několika tříd v závislosti na proteinové sekvenci jejich integrázy. V rámci třídy se integron vyznačuje počtem, povahou a řádem kazet, které obsahuje. Pokud jde o sedavé chromozomální integrony, maximální počet kazet je v současnosti kolem 200, a to v integronech Vibrio vulnificus . V prvních třech třídách, nejlépe definovaných, geny kazet kódují téměř výlučně rezistenci vůči antibiotikům nebo antiseptikům a bylo zde charakterizováno více než 130 různých kazet, což umožňuje odolávat všem třídám antibiotik, přičemž zde existuje pouze jedna výjimka: tetracyklin .
Menší část integronů, které jsou spojeny s geny rezistence na antibiotika , jsou hostovány v samotných transpozonech (Tn21, Tn1696 atd.), Které jsou přenášeny velmi často konjugativními plasmidy nebo na genomových ostrovech (SG1 a jeho deriváty v Salmonella typhimurium ). Využívají tedy mobilitu těchto prvků, což vysvětluje jejich široké šíření v rámci klinických bakteriálních izolátů. Platformy sedavých chromozomálních integronů mají ve většině případů fylogenetickou historii identickou s bakteriálními druhy, které je skrývají , což naznačuje, že mají velmi starou evoluční historii.