Il gene di resistenza alla kanamicina (nptII o nptIII) è una stringa di DNA che consente a un organismo di produrre una proteina, conferendo resistenza al comune antibiotico kanamicina. Questo gene viene spesso usato come marcatore selettivo per i plasmidi esogeni – plasmidi che non si trovano in natura – in organismi come batteri o lieviti. Questo agente di selezione viene utilizzato anche nelle piante. Gli scienziati che studiano la genetica o la proteomica possono selezionare per le colonie batteriche che includono un gene inserito di interesse basato sull’applicazione della kanamicina. La kanamicina ucciderà ogni colonia cellulare che non include le cellule che trascrivono e traducono il gene della resistenza associato.
Il gene di resistenza alla kanamicina ha origini naturali e si trova in Streptomyces kanamyceticus, un batterio in grado di produrre un enzima che scompone l’antibiotico kanamicico prima che l’antibiotico possa distruggere i batteri. Qualsiasi cellula in grado di leggere questo gene e trascrivere l’enzima risultante avrà una resistenza alla kanamicina. Questo gene è stato isolato dal ceppo batterico resistente e copiato in altri plasmidi. Attraverso l’uso di enzimi, gli scienziati possono progettare plasmidi che incorporano resistenze contro agenti di selezione come la kanamicina.
Esistono molti percorsi attraverso i quali la resistenza agli aminoglicosidi, come la kanamicina, ha effetto. La resistenza genetica alla kanamicina può essere il risultato di una ridotta permeabilità cellulare o inattivazione cellulare dell’enzima kanamicina. È anche possibile che una cellula mostri resistenza alla kanamicina attraverso un cambiamento cromosomico che porta ad un’alterazione dei ribosomi di quella cellula. Quest’ultima resistenza, tuttavia, non è utile per i genetisti come le altre vie, perché si basa sul DNA cromosomico e non sui plasmidi progettati. In altre parole, questa resistenza è naturale e non può essere inserita.
Il gene di resistenza alla kanamicina ha un certo crossover di resistenza ad altri antibiotici e agenti di selezione come la gentamicina e la neomicina. Questo tratto rende il gene di resistenza alla kanamicina meno utile perché agenti di ampia selezione impediscono la selezione specifica di ceppi batterici. In altre parole, se uno scienziato volesse studiare l’interazione di due plasmidi, inserendoli entrambi in un organismo monocellulare come il lievito, lo scienziato non potrebbe usare la resistenza alla neomicina o alla gentamicina come marker di selezione se la resistenza alla kanamicina è già stata invocata su.
La resistenza alla kanamicina viene generalmente utilizzata nei laboratori ed è diventata un agente di selezione comune per l’uso in organismi geneticamente modificati. Come uno degli antibiotici più comuni, si presume che la kanamicina esista in abbondanza. Di conseguenza, esistono poche restrizioni all’uso della kanamicina nei transgenici delle piante e modifiche genetiche delle piante per la produzione agricola industriale su larga scala.