R-ФАКТОР

R-ФАКТОР (син. R-плазмида) — внехромосомная структура бактериальной клетки, представляющая собой молекулу ДНК и обеспечивающая устойчивость (резистентность) такой клетки к одному или нескольким антибактериальным лекарственным средствам, а также к нек-рым металлам: кадмию, мышьяку, ртути, сурьме и др. Возможность быстрого и многократного копирования — репликации (см.) R-фактора в бактериальной клетке и эффективной внутривидовой, межвидовой и межродовой передачи его бесплазмидным бактериям (см.) определяет важную роль R-фактора в эволюции этих организмов. R-плазмиды существенно снижают эффективность лекарственной терапии инф. болезней человека и с.-х. животных, т. к. обеспечивают широкое распространение генов лекарственной устойчивости в популяциях патогенных и условно-патогенных бактерий. Подобно другим внехромосомным элементам бактерий (см. Плазмиды) R-плазмиды могут длительное время размножаться (реплицироваться), существовать в цитоплазме клетки и передаваться бактериям других штаммов, видов, родов в процессах генетического обмена. В нек-рых случаях возможно также включение R-плазмид в хромосому (см. Эписомы).

R-плазмиды, контролирующие множественную лекарственную устойчивость (см. Лекарственная устойчивость микроорганизмов), впервые были обнаружены в 1957 г. в Японии при исследовании штаммов шигелл, выделенных от больных дизентерией. Было установлено, что резистентность этих бактерий к нек-рым антибиотикам и к сульфаниламидным препаратам детерминируется соответствующими генами (см. Ген), так наз. r-генами, локализованными в структуре R-плазмиды. Позже R-плазмиды с теми или иными сочетаниями r-генов были обнаружены у различных видов патогенных, условно-патогенных и сапрофитных бактерий в странах и регионах, где интенсивно применяются антибактериальные лекарственные средства.

Известно несколько типов R-плазмид. Чаще всего они представляют собой автономную единицу репликации (репликон), состоящую из полового фактора (см. Половой фактор бактерий), получившего название фактора переноса, или фактора RTF (англ. resistance transfer factor), и генов резистентности к лекарственным препаратам (r-фрагмента). Фактор RTF обеспечивает конъюгативность (трансмиссивность) R-фактора, т. е. его способность передаваться в другие, реципиентные, клетки в процессе конъюгации у бактерий (см.). Неконъюгативный R-фактор представляет собой автономный репликон меньших размеров, к-рый также содержит r-гены, но не имеет полового фактора и поэтому не способен самостоятельно передаваться при конъюгации у бактерий. При наличии в клетке двух несцепленных R-плазмид (конъюгативной и неконъ-югативной) возможна передача каждой из них соответствующему реципиенту. Более сложные R-плазмиды состоят из двух или большего числа потенциально независимых репликонов. При передаче в клетки бактерий нек-рых видов такие R-фак-торы распадаются (диссоциируют), образуя фактор RTF («чистый» фактор переноса) и неконъюгативные R-плазмиды. R-факторы могут быть классифицированы также либо по их совместимости (несовместимости) друг с другом при нахождении в одной бактериальной клетке, либо на основе морфологических, иммунологических и других особенностей донор-специфичееких (так наз. половых) ворсинок, синтезируемых под их контролем на поверхности бактериальной клетки.

R-плазмиды представляют собой кольцевые ковалентно замкнутые молекулы ДНК, имеющие длину от 2 до 50 мкм и сверхспирализованную конфигурацию (см. Дезоксирибонуклеиновые кислоты). Ок. 30% материала конъюгативного R-фактора средних размеров составляет генетическая tra-область (англ. transfer перенос), детерминирующая способность содержащих его бактерий (доноров) вступать в конъюгацию с соответствующими реципиентными клетками и передавать им эту плазмиду. У неконъюгативных R-плазмид такая область, вероятно, отсутствует. Функции генов tra-обла-сти (tra-генов) у большинства R-плаз-мид подавлены (репрессированы) присутствующими в их структуре специфическими генами-регуляторами. Однако при передаче такого R-фактора в клетки другого бактериального хозяина возможна временная дерепрессия функций переноса, что связано, вероятно, с нек-рой задержкой синтеза белков — продуктов генов-регулято-ров — либо с задержкой их проявления в новом хозяине. В естественных бактериальных популяциях изредка обнаруживаются дерепрессированные R-плазмиды с мутациями регуляторных генов (см. Мутация), характеризующиеся стабильно высокой частотой конъюгационной передачи в клетки бесплазмидных реципиентов. На степень проявления функций tra-генов плазмид влияют также различные факторы окружающей среды (температура, ионизирующее и ультрафиолетовое излучение, нек-рые лекарственные средства и др.). Другая важная генетическая область, имеющаяся в составе всех известных R-плазмид, обеспечивает их автономную репликацию в цитоплазме бактерий. Этот процесс в той или иной мере также контролируется генетическими системами бактериальной хромосомы. В случае строгого хромосомного контроля число копий (кольцевых молекул ДНК) R-плазмиды в клетке обычно не превышает одну-две на хромосому. Однако для нек-рых R-факторов такой контроль является ослабленным. поэтому их содержание в клетке может достигать нескольких десятков копий на хромосому. Процесс репликации отдельных R-плазмид может нарушаться под воздействием различных факторов окружающей среды (повышенной температуры, акридиновых красителей, нек-рых лекарственных средств, поверхностно-активных веществ и др.)? в результате чего наступает освобождение («излечивание») от R-плазмид части клеток бактериальной популяции.

В составе R-плазмид имеются, вероятно, гены, обеспечивающие процессы их рекомбинации (см.) с другими репликонами бактериальной клетки (хромосомой, различными плазмидами, бактериофагами), что приводит к генетическому обмену между этими структурами или к их слиянию (коинтеграцпи) и формированию более крупных репликонов. Предполагают, что многократный генетический обмен между «чистыми» факторами переноса (факторами RTF) и другими репликонами различных бактерий послужил основой возникновения и дальнейшей эволюции R-фактора. Важную роль в их эволюции играют также мигрирующие (транслоцирующиеся) фрагменты генетического материала (транспозоны) бактериальных плазмид и хромосом, содержащие гены лекарственной устойчивости.

Т. о., в условиях широкого применения антибиотиков и других антибактериальных лекарственных средств могут формироваться R-фактор ы, несущие одновременно несколько различных генов лекарственной устойчивости. При этом область, занимаемая такими генами в структуре R-плазмиды (r-область), достигает значительных размеров. Функционирование r-генов обеспечивает тот или иной механизм резистентности бактерий, содержащих R-фактор, к соответствующим лекарственным препаратам. Это может быть связано с синтезом ферментов, инактивирующих молекулу лекарственного вещества путем ее расщепления, присоединения к ней новых хим. групп и др. Синтез таких ферментов подчинен контролю генов-регуляторов и при отсутствии соответствующего лекарственного препарата в среде обитания бактерий бывает обычно репрессирован. Однако при выращивании бактерий, несущих R-фактор, в среде, содержащей этот лекарственный препарат, возможен индуцированный им синтез фермента, что проявляется лекарственной устойчивостью этих бактерий. Нередко биохим. механизм резистентности, обусловленный R-фактором, отличается от механизма резистентности к тому же препарату, связанного с мутациями в генах хромосомы бактерии-хозяина. Поэтому при попадании R-фактора в клетки, несущие хромосомные гены резистентности, может наблюдаться повышенная устойчивость к соответствующему препарату, что связано с синергичным действием хромосомных и плазмидных генов. В связи с этим необходима разработка рациональной стратегии использования антибиотиков (см.) и других антибактериальных средств, а также дальнейшее изучение закономерностей формирования и передачи R-фактора в популяциях различных бактерий. Важная эпидемическая роль R-фактора заставляет выявлять пути распространения и определять уровни распространенности R-плазмид в бактериоценозах организмов людей, с.-х. животных и окружающей их среды. Актуальны также поиски новых лекарственных средств и других воздействий со специфическим антиплазмидным эффектом (в т. ч. воздействий, нарушающих процессы репликации и генетического переноса R-фактора).

С целью изучения R-фактора широко используют различные микро-биол. и физ.-хим. методы, а также генетический анализ содержащих их бактерий и другие методы.



Библиогр.: Кудлай Д. Г., Чубуков В. Ф. и Оганесяны. Г. Генетика лекарственной устойчивости бактерий, М., 1972, библиогр.; M е й н е л л Г. Бактериальные плазмиды, пер. с англ., М., 1976, библиогр.; Т и м а к о в В. Д. и Каган Г. Я. L-формы бактерий и семейство Mycoplasmataceae в патологии, М., 1973, библиогр.; Успехи современной генетики, под ред. Н. П. Дубинина, в. 7, с. 3, М., 1978, библиогр.; X э й с У. Генетика бактерий и бактериофагов, пео. с англ., М., 1965, библиогр.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: