Das Kanamycin-Resistenzgen (nptII oder nptIII) ist eine DNA-Kette, die es einem Organismus ermöglicht, ein Protein zu produzieren, das eine Resistenz gegen das gängige Antibiotikum Kanamycin verleiht. Dieses Gen wird oft als selektiver Marker für exogene Plasmide – Plasmide, die nicht natürlich vorkommen – in Organismen wie Bakterien oder Hefe verwendet. Dieses Selektionsmittel wird auch in Pflanzen verwendet. Wissenschaftler, die Genetik oder Proteomik studieren, können basierend auf der Anwendung von Kanamycin auf Bakterienkolonien selektieren, die ein inseriertes interessierendes Gen enthalten. Kanamycin tötet jede Zellkolonie, die keine Zellen enthält, die das zugehörige Resistenzgen transkribieren und translatieren.
Das Kanamycin-Resistenzgen hat einen natürlichen Ursprung und kommt in Streptomyces kanamyceticus vor, einem Bakterium, das in der Lage ist, ein Enzym zu produzieren, das das Kanamycin-Antibiotikum abbaut, bevor das Antibiotikum die Bakterien zerstören kann. Jede Zelle, die dieses Gen lesen und das resultierende Enzym transkribieren kann, weist eine Resistenz gegen Kanamycin auf. Dieses Gen wurde aus dem resistenten Bakterienstamm isoliert und in andere Plasmide kopiert. Durch den Einsatz von Enzymen können Wissenschaftler Plasmide entwickeln, die Resistenzen gegen Selektionsmittel wie Kanamycin enthalten.
Resistenzen gegen Aminoglykoside wie Kanamycin wirken auf vielen Wegen. Genetische Resistenz gegenüber Kanamycin kann das Ergebnis einer verminderten Zellpermeabilität oder einer zellulären Inaktivierung des Kanamycin-Enzyms sein. Es ist auch möglich, dass eine Zelle eine Resistenz gegen Kanamycin durch eine Chromosomenveränderung aufweist, die zu einer Veränderung der Ribosomen dieser Zelle führt. Diese letzte Resistenz ist jedoch für Genetiker nicht so nützlich wie die anderen Wege, da sie auf chromosomaler DNA und nicht auf konstruierten Plasmiden beruht. Mit anderen Worten, dieser Widerstand ist ein natürlich vorkommender und kann nicht eingefügt werden.
Das Kanamycin-Resistenzgen weist ein gewisses Resistenz-Crossover gegenüber anderen Antibiotika und Selektionsmitteln wie Gentamycin und Neomycin auf. Dieses Merkmal macht das Kanamycin-Resistenzgen weniger nützlich, da breite Selektionsmittel eine spezifische Selektion von Bakterienstämmen verhindern. Mit anderen Worten, wenn ein Wissenschaftler die Interaktion zweier Plasmide untersuchen wollte, indem er sie beide in einen einzelligen Organismus wie Hefe einfügte, konnte der Wissenschaftler keine Neomycin- oder Gentamycin-Resistenz als Selektionsmarker verwenden, wenn man sich bereits auf eine Kanamycin-Resistenz stützte auf.
Kanamycin-Resistenz wird typischerweise in Laboratorien verwendet und ist zu einem gängigen Selektionsmittel für die Verwendung in genetisch veränderten Organismen geworden. Als eines der am häufigsten vorkommenden Antibiotika wird Kanamycin im Überfluss vermutet. Folglich gibt es nur wenige Beschränkungen für die Verwendung von Kanamycin in Pflanzentransgenen und genetischen Modifikationen von Pflanzen für die großindustrielle landwirtschaftliche Produktion.