The 165,137 bp plasmid pAO1 of Paenarthrobacter nicotinovorans carries the genes of a nicotine catabolic pathway. The genes are organized into several gene modules responsible for the catabolism of l- and d-nicotine to nicotine blue, α-ketoglutarate and succinate. Various modules of these genes have been shown to be present in gram-positive (Gram+) soil bacteria. The presence of the identical pAO1 nic-genes on the 288,370 bp plasmid pZXY21 of Arthrobacter sp. ZXY2 (96% to 100% at the nucleotide level) permitted the identification of the limits of this DNA fragment. At the 5′ end of the nic-genes are located the ORFs of two predicted integrases of the tyrosine recombinase family with conserved R, H, R and Y catalytic residues and that of a small transposase with a predicted leucine zipper motive. They are related to Tn554A, Tn554B and Tn554C of Staphylococcus aureus and suggest that the entire nic-genes DNA fragment represents a large catabolic transposon. Surprisingly the nic-genes on pZXY21 were found to be interspersed by mobile elements encoding transposases of various IS families. Insertion of these IS elements disrupts nicotine degradation and divide the nic-genes DNA into potentially new transposons. This finding may illustrate how nicotine catabolic genes can be mobilized and spread by horizontal gene transfer to other soil bacteria.

中文翻译：

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移动中的土壤细菌分解代谢途径：尼古丁分解代谢基因在节杆菌属巨质粒之间的转移和移动元素的入侵

Paenarthrobacter nicotinovorans 的 165,137 bp 质粒 pAO1 携带尼古丁分解代谢途径的基因。这些基因被组织成几个基因模块，负责将 l-和 d-尼古丁分解为尼古丁蓝、α-酮戊二酸和琥珀酸。这些基因的各种模块已被证明存在于革兰氏阳性 (Gram+) 土壤细菌中。节杆菌属的 288,370 bp 质粒 pZXY21 上存在相同的 pAO1 nic 基因。ZXY2（核苷酸水平的 96% 到 100%）允许鉴定该 DNA 片段的限度。在 nic 基因的 5' 端位于酪氨酸重组酶家族的两种预测整合酶的 ORF，具有保守的 R、H、R 和 Y 催化残基，以及具有预测的亮氨酸拉链动机的小转座酶的 ORF。它们与 Tn554A 相关，金黄色葡萄球菌的 Tn554B 和 Tn554C，表明整个 nic 基因 DNA 片段代表一个大的分解代谢转座子。令人惊讶的是，发现 pZXY21 上的 nic 基因散布着编码各种 IS 家族转座酶的移动元件。这些 IS 元件的插入会破坏尼古丁降解并将 nic 基因 DNA 分成潜在的新转座子。这一发现可能说明尼古丁分解代谢基因如何通过水平基因转移到其他土壤细菌而被动员和传播。这些 IS 元件的插入会破坏尼古丁降解并将 nic 基因 DNA 分成潜在的新转座子。这一发现可能说明尼古丁分解代谢基因如何通过水平基因转移到其他土壤细菌而被动员和传播。这些 IS 元件的插入会破坏尼古丁降解并将 nic 基因 DNA 分成潜在的新转座子。这一发现可能说明尼古丁分解代谢基因如何通过水平基因转移到其他土壤细菌而被动员和传播。