rpoB

DNA-riktade RNA-polymerasunderenhet beta-
identifierare
Organism	Escherichia coli
Symbol	rpoB
Entrez	948488
PDB	3IYD
RefSeq (Prot)	NP_418414.1
UniProt	P0A8V2
Övriga uppgifter
EG-nummer	2.7.7.6
Kromosom	genomisk: 4,18 - 4,19 Mb
Söka efter Strukturer Schweizisk modell Domäner InterPro

rpoB- genen kodar för β-subenheten av bakteriellt RNA-polymeras och det homologa plastid -kodade RNA-polymeraset (PEP). Den kodar för 1342 aminosyror i E. coli , vilket gör den till den näst största polypeptiden i bakteriecellen. Det är riktat mot rifamycinfamiljen av antibakteriella medel, såsom rifampin . Mutationer i rpoB som ger resistens mot rifamyciner gör det genom att förändra proteinets läkemedelsbindande rester och därigenom minska affiniteten för dessa antibiotika.

Vissa bakterier innehåller flera kopior av 16S rRNA -genen, som vanligtvis används som molekylär markör för att studera fylogeni . I dessa fall kan enkelkopia rpoB -genen användas för att studera mikrobiell mångfald.

En hämmare av transkription i bakterier, tagetitoxin , hämmar också PEP, vilket visar att komplexet som finns i växter är mycket likt det homologa enzymet i bakterier.

Läkemedelsresistens

I en bakterie utan rätt mutation(er) i rpoB binder rifampicin till en plats nära gaffeln i β-subenheten och förhindrar polymeraset från att transkribera mer än två eller tre baspar av någon RNA-sekvens och stoppa produktionen av proteiner i cellen . Bakterier med mutationer i rätt loci längs rpoB -genen är resistenta mot denna effekt.

Inledande studier gjordes av Jin och Gross för att generera rpoB- mutationer i E. coli som gav resistens mot rifampicin. Tre kluster av mutationer identifierades, kluster I vid kodon 507-533, kluster II vid kodon 563-572 och kluster III vid kodon 687. Majoriteten av dessa mutationer är lokaliserade inom en 81 baspars(bp) region i kluster I dubbad "Rifampicin Resistance Determining Region (RRDR)". Denna resistens är vanligtvis associerad med en mutation där en bas i DNA ersätts med en annan och den nya sekvensen kodar för en aminosyra med en stor sidokedja som hämmar rifampicinmolekylerna från att binda till polymeraset.

Det finns ytterligare mutationer som kan förekomma i β-subenheten av polymeraset som är belägna borta från rifampicinbindningsstället som också kan resultera i mild resistens. Potentiellt indikerar att formen på dessa områden kan påverka bildandet av rifampicinbindningsstället.

Nukleinsyrasonder kan detektera mutationer i rpoB som ger rifampicinresistens. För Mycobacterium tuberculosis involverar de rifamycin-resistenta mutationerna som oftast påträffas kodon 516, 526 och 531 (numrerade enligt konvention som i Escherichia coli rpoB ). Dessa mutationer resulterar i hög rifampicinresistens med en relativt låg konditionsförlust. För Staphylococcus aureus involverar den rifamycinresistenta mutationen som oftast påträffas kodon 526.

Förutom att ge resistens mot rifampicin, har vissa rpoB- mutationer identifierats i 70 % av Vancomycin Intermediate S. aureus (VISA) stammar.

Fysiologiska effekter av rpoB-mutationer

De regioner av rpoB -genen som är mottagliga för mutationer är vanligtvis välbevarade, vilket indikerar att de är viktiga för livet. Detta gör det mycket troligt att mutationer inom dessa regioner har en viss effekt på organismens övergripande kondition. Dessa fysiologiska förändringar kan inkludera en minskad tillväxthastighet, ökad känslighet för ökningar eller minskningar i temperatur och förändringar av egenskaperna för RNA-kedjeförlängning och transkriptionsterminering. Sådana förändringar är dock inte universella för alla bakterier. En mutation i kodon 450 av M. tuberculosis leder till en mindre konditionsförlust, medan motsvarande mutation i S. aureus resulterar i att bakterier knappt kan överleva.

I Neisseria meningitidis har rpoB- mutationer observerats öka uttrycket av enzymer som är involverade i metabolisering av kolhydrater, såväl som enzymer involverade i citronsyracykeln och i transkriptionsförlängning. Samtidigt är enzymer involverade i ATP-produktion, celldelning och lipidmetabolism alla nedreglerade eller uttrycks på en lägre nivå än normalt.

Hos M. tuberculosis kan mutationer i rpoB-genen avsevärt uppreglera polyketidsyntas , vilket potentiellt indikerar ökad produktion av ftioceroldimykocerosat, en lipid som produceras av M. tuberculosis och som är inblandad i bakteriens virulens. Mutationer påverkar också promotorbindning, förlängning, terminering och transkriptionskopplade reparationsprocesser i själva RNA-polymeraset. På grund av detta användes rpoB- mutationer för att studera transkriptionsmekanismer innan intresset skiftade till deras förmåga att ge antibiotikaresistens. Särskilda mutationer kan till och med resultera i stammar av M. tuberculosis som växer bättre i närvaro av rifampicin än de gör när antibiotikumet inte är närvarande.

I bakterier som används för att producera naturligt förekommande antibiotika såsom erytromycin ( Saccharopolyspora erythraea ) och vankomycin ( Amycolatopsis orientalis ) kan vissa rpoB -mutationer öka produktionen av antibiotika av bakterier med dessa mutationer.