マクロライド、リンコサミド、およびストレプトグラミン抗生物質に対する耐性を指定する遺伝子の起源と進化：データと仮説

マクロライド、リンコサミド、およびストレプトグラム酸抗生物質に対する耐性は、標的部位の変化または抗生物質の解毒によるものです。23SリボソームRRNAの転写後メチル化は、いわゆるMLSB表現型であるマクロライド（M）、リンカサミド（L）およびストレプトグラミン（S）B型抗生物質に対する耐性を付与します。MLSB抗生物質に対する耐性を付与するいくつかのクラスのrRNAメチラーゼは、グラム陽性コク、バチルスSPP、およびエリスロマイシンを産生するアクチノマイセテの株で特徴付けられています。酵素は、原核生物23S rRNAの高度に保存された領域に位置するアデニン残基のN6-ジメチル化を触媒します。このレビューでは、RRNAメチラーゼのアミノ酸配列を比較し、対応するERM（エリスロマイシン抵抗性メチラーゼ）遺伝子のコドンの使用を分析します。タンパク質レベルで検出された相同性は、ERM遺伝子の祖先が生成株におけるエリスロマイシン耐性に関与しているという概念と一致しています。ただし、生産者と非プロデューサーのRRNAメチラーゼは、実質的な配列多様性を示しています。グラム陽性細菌では、ERM遺伝子の優先コドンの使用は、宿主の染色体のグアノシンとシトシン含有量を反映しています。これらの観察結果は、これらの微生物におけるERM遺伝子の存在が古代であることを示唆しています。対照的に、大腸菌およびグラム陽性コクシで分離された遺伝子は非常に相同性（98％を超える）およびグラム陽性コクシーで分離されているため、腸内菌のrRNAメチラーゼ遺伝子がグラム陽性coccusからのERMBクラスのrRNAメチラーゼ遺伝子を最近獲得したように思われます。後者の微生物の典型的なコドンの使用を提示します。単一の生化学的メカニズムに起因するMLSB表現型とは対照的に、MLSグループの構造的に関連する抗生物質の不活性化には、他のさまざまな酵素の合成が含まれます。腸内細菌では、エリスロマイシンおよびオレアンドダミシンに対する耐性は、14員マクロリドのラクトン環を加水分解するエリスロマイシンエステラーゼの産生によるものです。最近、エリスロマイシンエステラーゼI型およびIIをそれぞれコードするEREAおよびEREB（エリスロマイシン耐性エステラーゼ）遺伝子のヌクレオチド配列を報告しました。2つのアイソザイムのアミノ酸配列は、統計的に有意な相同性を示しません。両方の遺伝子のコドン使用の分析は、エステラーゼI型が大腸菌に固有のものであるのに対し、II型酵素は系統発生的にリモート微生物から大腸菌によって獲得されたことを示唆しています。動物起源のブドウ球菌および乳酸菌で最初に報告されたリンカサミドの不活性化は、最近、人間から分離されたグラム陽性コッチで検出されました（400語で切り捨てられた抽象的な）

Resistance to macrolide, lincosamide and streptogramin antibiotics is due to alteration of the target site or detoxification of the antibiotic. Postranscriptional methylation of 23S ribosomal rRNA confers resistance to macrolide (M), lincosamide (L) and streptogramin (S) B-type antibiotics, the so-called MLSB phenotype. Several classes of rRNA methylases conferring resistance to MLSB antibiotics have been characterized in Gram-positive cocci, in Bacillus spp, and in strains of actinomycetes producing erythromycin. The enzymes catalyze N6-dimethylation of an adenine residue situated in a highly conserved region of prokaryotic 23S rRNA. In this review, we compare the amino acid sequences of the rRNA methylases and analyze the codon usage in the corresponding erm (erythromycin resistance methylase) genes. The homology detected at the protein level is consistent with the notion that an ancestor of the erm genes was implicated in erythromycin resistance in a producing strain. However, the rRNA methylases of producers and non-producers present substantial sequence diversity. In Gram-positive bacteria the preferential codon usage in the erm genes reflects the guanosine plus cytosine content of the chromosome of the host. These observations suggest that the presence of erm genes in these micro-organisms is ancient. By contrast, it would appear that enterobacteria have acquired only recently an rRNA methylase gene of the ermB class from a Gram-positive coccus since the genes isolated in Escherichia coli and in Gram-positive cocci are highly homologous (homology greater than 98%) and present a codon usage typical of the latter micro-organisms. As opposed to the MLSB phenotype which results from a single biochemical mechanism, inactivation of structurally related antibiotics of the MLS group involves synthesis of various other enzymes. In enterobacteria, resistance to erythromycin and oleandomycin is due to production of erythromycin esterases which hydrolyze the lactone ring of the 14-membered macrolides. We recently reported the nucleotide sequence of ereA and ereB (erythromycin resistance esterase) genes which encode erythromycin esterases type I and II, respectively. The amino acid sequences of the two isozymes do not exhibit statistically significant homology. Analysis of codon usage in both genes suggests that esterase type I is indigenous to E. coli, whereas the type II enzyme was acquired by E. coli from a phylogenetically remote micro-organism. Inactivation of lincosamides, first reported in staphylococci and lactobacilli of animal origin, was also recently detected in Gram-positive cocci isolated from humans.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS)