ストレプトマイシン耐性のメカニズム：耐性を付与する16S rRNA遺伝子の変異の選択

染色体獲得ストレプトマイシン耐性は、リボソームタンパク質S12、RPSLをコードする遺伝子の変異によることが多いことが多い。ほとんどの細菌ゲノムにおけるいくつかのrRNAオペロン（RRN）と単一のRPSL遺伝子の存在は、16S RRNA遺伝子（RRS）の変異によって耐性が媒介されるストレプトマイシン耐性変異体の分離を禁止します。この調査では、3つの株が構築されました：Mycobacterium smegmatis rrnb、M。megmatisrpsl（3+）、およびM. smegmatis rrnb rpsl（3+）。M. smegmatis RRNBは、単一の機能的RRNオペロン、つまりRRNA（16S、23S、および5S RRNA遺伝子で構成される）と単一のRPSL+遺伝子を搭載しています。M. smegmatis RPSL（3+）は、2つのRRNオペロン（RRNAおよびRRNB）と3つのRPSL+遺伝子の存在によって特徴付けられます。M. smegmatis RRNB RPSL（3+）は、単一の機能的RRNオペロン（RRNA）と3つのRPSL+遺伝子を搭載しています。細菌ゲノムのRPSLおよびRRS対立遺伝子の数を遺伝的に変化させることにより、Smegmatis RRNB RPSL（3+）のストレプトマイシン耐性誘導体の分析によって明らかにされるように、ストレプトマイシン耐性を付与するRRSの変異を選択できます。ストレプトマイシン耐性を付与することがよく知られている変異に加えて、変異を付与する新規のストレプトマイシン耐性が分離されました。ほとんどの変異は、16S rRNAの530ループ領域内の機能的な擬似ノット構造にマッピングすることがわかった。観察された変異の1つ、すなわち524g-> cは、リボソーム機能に不可欠であると考えられているワトソンとクリックの相互作用であるヌクレオチド524gと507cの相互作用をひどく歪めます。単一のrRNA対立遺伝子M. smegmatis株の使用は、リボソームダグの相互作用の原理を解明するのに役立つはずです。

Chromosomally acquired streptomycin resistance is frequently due to mutations in the gene encoding the ribosomal protein S12, rpsL. The presence of several rRNA operons (rrn) and a single rpsL gene in most bacterial genomes prohibits the isolation of streptomycin-resistant mutants in which resistance is mediated by mutations in the 16S rRNA gene (rrs). Three strains were constructed in this investigation: Mycobacterium smegmatis rrnB, M. smegmatis rpsL(3+), and M. smegmatis rrnB rpsL(3+). M. smegmatis rrnB carries a single functional rrn operon, i.e., rrnA (comprised of 16S, 23S, and 5S rRNA genes) and a single rpsL+ gene; M. smegmatis rpsL(3+) is characterized by the presence of two rrn operons (rrnA and rrnB) and three rpsL+ genes; and M. smegmatis rrnB rpsL(3+) carries a single functional rrn operon (rrnA) and three rpsL+ genes. By genetically altering the number of rpsL and rrs alleles in the bacterial genome, mutations in rrs conferring streptomycin resistance could be selected, as revealed by analysis of streptomycin-resistant derivatives of M. smegmatis rrnB rpsL(3+). Besides mutations well known to confer streptomycin resistance, novel streptomycin resistance conferring mutations were isolated. Most of the mutations were found to map to a functional pseudoknot structure within the 530 loop region of the 16S rRNA. One of the mutations observed, i.e., 524G-->C, severely distorts the interaction between nucleotides 524G and 507C, a Watson-Crick interaction which has been thought to be essential for ribosome function. The use of the single rRNA allelic M. smegmatis strain should help to elucidate the principles of ribosome-drug interactions.