Resistentsusgeenid

Resistentsusgeenid on dominantsed selektsioonimarkerid, st. nende kasutamiseks ei ole eelnevalt vaja pärmitüvesse sisse viia retsesiivseid mutatsioone.

Enamus bakterites töötavatest antibiootikumide resistentsusgeenidest ei tööta pärmides. Seepärast kasutatakse pärmides vaid bleomütsiini, genetitsiini, nourseotritsiini ja hügromütsiin B vastu resistentsust tagavaid geene.

Bleomütsiin kuulub tsütostaatiliste antibiootikumide hulka. Tegemist on Streptomyces verticilluse poolt toodetud aluseliste glükopeptiidide seguga. Bleomütsiin seostub DNA-le, O2 või Fe2+ ioonide aktivatsiooni toimel põhjustab kaheahelalisi DNA katkemisi. Need katkemised pärsivad rakkude jagunemist, kasvu ja DNA sünteeis. Bleomütsiin toimib paljudes organismides - bakterid, pärmid, taimed ja imetajate rakud. Teda kasutatakse ka vähiravimina. Resistentsuse bleomütsiini vastu annab S. hindustanus ble geen (375 bp), mis kodeerib 14 kDa suurust bleomütsiiniga seostuvat valku.

Genetitsiin (ka G418) kuulub aminoglükosiidide hulka. Teda toodab Micromonospora rhodorangea. G418 inhibeerib translatsiooni elongatsiooni. Resistentsuse genetitsiini vastu annab Escherichia coli Tn903 transposonis paiknev kanR geen. See geen kodeerib aminoglükosiid 3'-fosfotransferaasi.

Hügromütsiini B toodab Streptomyces hygroscopicus. See aminoglükosiid inhibeerib translatsiooni translokatsiooni. Hügromütsiini resistentsuse tagab 1 kb pikkune hph geen, mis on isoleeritud Klebsiella pneumoniae genoomist ning kodeerib hügromütsiin fosfotransferaasi.

Nourseotritsiin, mida toodab Streptomyces noursei, on streptotritsiin F ja D segu. Ta kuulub aminoglükosiidide hulka ning põhjutsab valgu translatsioonil vigade tekkimist. Resistentsuse tagab S. noursei nat1 geen, mis kodeerib N-atsetüültransferaasi. Nat1 monoatsetüleerib nourseotritsiini.

Lisaks antibiootikumide resistentsusgeenidele kasutatakse veel:

  • Cu2+ resistentsus - pagaripärmi CUP1 kodeerib metallotioniini, mis seostub Cu2+ ioonidega ja eemaldab rakust vabad metalliioonid;
  • kanavaniini resistentsus - kanavaniin on toksiline arginiini analoog, resistentsuse tagab mutatsioon arginiini trasporteri geenis can1;
  • mükofenoolhappe resistentsus (kasutatakse Candida albicans'iga töötamisel) - resistentsuse tagab dominantne mutatsioon IMH3 geenis, mis kodeerib inosiin-5'-monofosfaat-dehüdrogenaasi.

Resistentsusgeenide kasutamise eelised:

  • ei ole vajalik eelnevate mutatsioonide olemasolu algses tüves (dominantsed markerid)
  • selektsioonil kasutatakse rikast söödet
  • on olemas integreerimisvektorid, mis võimaldavad kiiresti konstrueerida vajaliku tüve
  • saab kasutada mitut markergeeni samaaegselt

Resistentsusgeenide kasutamise puudused:

  • suhtelisel kallis
  • reeglina selektsioon ei tööta miinimumsöötmel
  • resistentsusgeenidega plasmiide on suhteliselt vähe
  • selektsioonil on vajalik oodata vasatava geeni ekspresseerumist (tavaliselt 2-3 põlvkonda) enne kui saab kasutada antibiootikumiga söödet
  • selektsioonil võib tekkida "taust" (background)