DOI: 10.1051/vetres:2001122

Vet. Res. 32 (2001) 243-259

Importance of integrons in the diffusion of resistance

Alessandra Carattoli

Laboratory of Bacteriology and Medical Mycology, Istituto Superiore di Sanità, v.le Regina Elena 299, 00161 Rome, Italy

(Received 23 November 2000; accepted 5 February 2001)

Abstract
Horizontal transfer of resistance genes is a successful mechanism for the transmission and dissemination of multiple drug resistance among bacterial pathogens. The impact of horizontally transmitted genetic determinants in the evolution of resistance is particularly evident when resistance genes are physically associated in clusters and transferred en bloc to the recipient cell. Recent advances in the molecular characterisation of antibiotic resistance mechanisms have highlighted the existence of genetic structures, called integrons, involved in the acquisition of resistance genes. These DNA elements have frequently been reported in multi-drug resistant strains isolated from animals and humans, and are located either on the bacterial chromosome or on broad-host-range plasmids. The role of integrons in the development of multiple resistance relies on their unique capacity to cluster and express drug resistance genes. Moreover, the spread of resistance genes among different replicons and their exchange between plasmid and bacterial chromosome are facilitated by the integration of integrons into transposable elements. The association of a highly efficient gene capture and expression system, together with the capacity for vertical and horizontal transmission of resistance genes represents a powerful weapon used by bacteria to combat the assault of antibiotics.

Résumé
Importance des intégrons dans la diffusion de la résistance. Le transfert horizontal de gènes est un mécanisme efficace pour la transmission et la dissémination, parmi les agents pathogènes bactériens, de résistances multiples aux antibiotiques. L'impact des déterminants génétiques transmis horizontalement dans l'évolution de la résistance est particulièrement évident lorsque les gènes de résistance sont physiquement regroupés, et transférés en bloc à la cellule réceptrice. Des avancées récentes dans la caractérisation moléculaire des mécanismes de résistance aux antibiotiques ont mis en évidence l'existence de structures génétiques, appelées intégrons, impliqués dans l'acquisition de gènes de résistance. Ces éléments d'ADN ont été fréquemment observés dans des souches bactériennes multi-résistantes isolées chez des animaux ou chez des humains, localisés soit sur le chromosome bactérien, soit sur des plasmides à large spectre d'hôte. Le rôle des intégrons dans le développement de la multi-résistance repose sur leur capacité unique à former des clusters de gènes et à exprimer des gènes de résistance. De plus, la propagation des gènes de résistance parmi différents réplicons, et leur échange entre plasmides et chromosome bactérien sont facilités par l'intégration des intégrons dans des éléments transposables. L'association entre des systèmes extrêmement efficaces de capture et d'expression de gènes, et la capacité de transmission verticale et horizontale de gènes de résistance, représente une arme puissante utilisée par les bactéries pour combattre l'offensive des antibiotiques.

Key words: antimicrobial resistance / integron / transposon / horizontal gene transfer

Mots clés : résistance antimicrobienne / intégron / transposon / transfert horizontal de gène

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