Gen Resistensi dan Transfer Gen Horizontal

Banyak sifat resistensi antibiotik tidak hanya diwariskan secara vertikal, tetapi dibawa oleh potongan DNA bergerak yang berpindah antar bakteri, bahkan antar spesies. Transfer gen horizontal — melalui konjugasi, transformasi, dan transduksi — dikombinasikan dengan elemen genetik bergerak seperti plasmid, transposon, dan integron, memungkinkan gen resistensi menyebar dengan cepat melalui populasi mikroba.

Definition

Transfer gen horizontal adalah pergerakan materi genetik antar bakteri selain melalui pewarisan vertikal; dalam konteks resistensi, ini menunjukkan penyebaran gen resistensi yang dibawa oleh elemen genetik bergerak melalui konjugasi, transformasi, atau transduksi.

Scope

Topik ini mencakup gen resistensi yang beredar sebagai kargo bergerak serta wahana genetik dan proses yang memindahkannya: plasmid, transposon, sekuens insersi, integron dan kaset gen, serta tiga jalur klasik transfer horizontal. Ini melengkapi topik dasar genetik, yang membahas resistensi kromosom dan mutasi. Pembahasannya bersifat mikrobiologis dan genetik, bukan klinis.

Core questions

• Bagaimana gen resistensi berpindah antar bakteri dari spesies yang sama atau berbeda?
• Peran apa yang dimainkan plasmid, transposon, dan integron dalam menangkap dan menyebarkan resistensi?
• Bagaimana konjugasi, transformasi, dan transduksi berbeda sebagai jalur transfer?
• Mengapa mobilitas mempercepat penyebaran resistensi dibandingkan dengan mutasi saja?

Key concepts

• Konjugasi
• Transformasi
• Transduksi
• Plasmid
• Transposon dan sekuens insersi
• Integron dan kaset gen
• Elemen genetik bergerak
• Daerah resistensi multidrug

Mechanisms

Gen resistensi menyebar melalui tiga jalur transfer klasik. Dalam konjugasi, DNA — seringkali plasmid yang dapat ditransfer sendiri — berpindah dari donor ke resipien melalui kontak langsung antar sel; dalam transformasi, sel mengambil DNA bebas dari lingkungannya; dan dalam transduksi, bakteriofag membawa DNA bakteri dari satu inang ke inang lain. Elemen genetik bergerak mengemas dan mengonsentrasikan gen resistensi untuk transfer: plasmid berfungsi sebagai wahana replikasi, transposon dan sekuens insersi merelokasi gen di dalam dan antar replikon, dan integron menangkap kaset gen bergerak dan mengaturnya di bawah promotor bersama. Elemen-elemen ini seringkali mengumpulkan beberapa gen resistensi ke dalam daerah resistensi multidrug yang ringkas, sehingga satu peristiwa transfer dapat memberikan resistensi terhadap beberapa kelas obat sekaligus (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011).

Clinical relevance

Transfer horizontal menjelaskan mengapa resistensi dapat muncul tiba-tiba pada organisme yang sebelumnya rentan dan mengapa wabah bakteri resisten multidrug dapat berbagi elemen resistensi yang identik; ini adalah pengetahuan referensi untuk memahami penyebaran dan pengawasan resistensi. Entri ini menjelaskan biologi transfer gen dan bukan merupakan dasar untuk resep pengobatan atau pengendalian infeksi.

Epidemiology

Elemen resistensi bergerak beredar luas di antara bakteri lingkungan, komensal, dan patogen, dan plasmid serta kaset yang dibawa integron yang identik atau berkerabat dekat berulang di seluruh benua. Mobilitas ini, yang bekerja pada reservoir gen resistensi kuno, memungkinkan determinan menyebar jauh lebih cepat daripada yang diperkirakan oleh mutasi independen (Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018).

Evidence & guidelines

Penjelasan tentang elemen bergerak dan jalur transfer di sini mengikuti tinjauan genetika resistensi yang banyak dikutip (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016). Entri ini bersifat edukatif dan tidak memberikan pedoman klinis atau pengendalian infeksi.

History

Kemampuan transfer resistensi diakui pada pertengahan abad ke-20 ketika resistensi diamati berpindah antar bakteri enterik pada plasmid yang dapat ditransfer, yang kemudian disebut faktor R. Dekade-dekade berikutnya mengkarakterisasi transposon, sekuens insersi, dan integron sebagai mesin modular yang menangkap dan mengatur ulang gen resistensi, menetapkan transfer horizontal sebagai kekuatan sentral dalam evolusi resistensi multidrug (Partridge, 2011; Davies & Davies, 2010).

Key figures

• Sally R. Partridge
• Julian Davies
• Cesar A. Arias

Seminal works

• partridge-2018
• partridge-2011
• davies-davies-2010

Frequently asked questions

Apa tiga cara bakteri mentransfer gen resistensi secara horizontal?

Konjugasi (transfer langsung melalui kontak sel, seringkali plasmid), transformasi (pengambilan DNA bebas dari lingkungan), dan transduksi (transfer oleh bakteriofag).

Mengapa integron dan plasmid penting untuk resistensi?

Mereka menangkap dan membawa beberapa gen resistensi secara bersamaan, sehingga satu peristiwa transfer dapat memindahkan resistensi ke beberapa kelas antibiotik sekaligus, mempercepat penyebaran resistensi multidrug.