细菌遗传元件水平转移与抗生素抗性研究进展

细菌可移动遗传元件包括噬菌体、质粒、转座子、插入序列、整合子、基因组岛（genomic island and genomic islet）等,其中接合性质粒、转座子、整合子及基因组岛等是与抗生素抗性有关的元件,可以在向种甚至于不同种菌株间水平转移,加速了临床上耐药及多重耐药菌株的产生。综述了细菌与抗生素抗性有关的可移动遗传元件的种类、特征及转移机制的研究进展。     

多耐药肺炎克雷伯菌获得性耐药基因检测及指标聚类分析

目的调查多耐药肺炎克雷伯菌中65种获得性耐药基因和7种可移动遗传元件遗传标记基因的存在状况,以及获得性耐药基因和可移动遗传元件遗传标记基因的相关性。方法收集绍兴地区六家医院分离的肺炎克雷伯菌共20株,采用PCR的方法分析65种β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类获得性耐药基因和7种转座子、插入序列、接合性质粒遗传标记基因,并用指标聚类分析(SPSS法)分析β-内酰胺类、氨基糖苷类和喹诺酮类获得性耐药基因与整合子、转座子、插入序列、接合性质粒遗传标记基因的相关性。结果 20株肺炎克雷伯菌共检测到14种获得性耐药基因(包括6种β-酰胺类获得性耐药基因、6种氨基糖苷类获得性耐药基因、2种喹诺酮类获得性耐药基因)和6种可移动遗传元件遗传标记基因(包括1种整合子遗传标记基因、3种转座子和插入序列基因遗传标记基因、2种接合性质粒遗传标记基因),其余52种基因均未检测到。SPSS法将上述阳性检出基因分成两大簇群。结论绍兴地区六家医院的多耐药肺炎克雷伯菌菌株对抗菌药物的耐药表型与获得性耐药基因相关,且可移动遗传元件的水平转移使细菌的耐药性在同种细菌菌株之间甚至不同种细菌菌株之间得以快速传播。获得性耐药基因与可移动遗传元件遗传标记基因的指标聚类分析显示:OXA-1、aac(6’)-Ⅰb、qnrB、IMP、aadA5、VEB、KPC、qnrS等基因与接合性质粒遗传标记traA相关,提示这些基因在F接合性质粒上;DHA、aph(3′)-Ⅰ等基因与转座子遗传标记tnpU、tnp513相关,提示它们位于转座子上;TEM-1、aac(3)-Ⅱ、qacE△1与接合性质粒遗传标记trbC相关,提示TEM-1、aac(3)-Ⅱ等基因和Ⅰ类整合子可能位于宽范围接合性质粒上;ant(3″)-Ⅰ、rmtB等基因与ISEcp1较为相关,提示这些基因位于插入序列上。     

细菌中基因组岛的转移与调控机制研究进展

基因水平转移可导致细菌不同种属间个体DNA的交换,从而使细菌对环境的适应性增强,是细菌进化的重要途径之一。基因组岛是基因水平转移的重要载体,可移动的基因组岛能够整合到宿主的染色体上,并在特定的条件下切除,进而通过转化、接合或转导等方式转移到新的宿主中。基因组岛具有多种生物学功能,如抗生素抗性、致病性、异源物质降解、重金属抗性等。基因组岛的转移造成可变基因在不同种属细菌间的广泛传播,例如毒力和耐药基因的传播导致了多重耐药细菌的产生,威胁人类健康。基因组岛由整合酶介导转移,同时在转移的过程受到多种不同转录因子的调控。本文对细菌中基因组岛的结构特点、转移和调控机制以及预测等方面进行了综述,并最终阐明基因组岛的转移及其调控机制是遏制基因组岛传播的重要策略。     

细菌中介导多重耐药的Tn7转座子研究进展

转座子是介导细菌耐药性传播的重要可移动遗传元件。Tn7转座子与细菌耐药密切相关,其携带转座模块和Ⅱ类整合子系统。Tn7编码转座相关蛋白TnsABCDE进行“剪切-粘贴”机制转座,转座核心TnsABC也可与三链DNA或Cas-RNA复合物结合实现转座。近年来新发现了多种介导多重耐药的Tn7转座子,其在介导细菌抗生素、消毒剂和重金属抗性基因的获得、传播扩散等方面发挥了重要作用。本文综述了细菌中Tn7转座子的遗传结构、转座机制、流行以及新发现的介导多重耐药的Tn7转座子,以期为细菌中Tn7转座子的深入研究提供参考。     

整合子基因盒系统及β-内酰胺酶介导的细菌耐药

整合子是一个能捕获并整合细胞外游离基因盒,并可使之转化为功能性基因的新型DNA元件。这种可移动的基因元件通过水平基因转移的方式极大地加速了抗性基因在同种及不同种属之间的传播,造成细菌的耐药以至多重耐药问题日益严重,耐药机制日趋复杂。尤其对临床上使用较多的头孢菌素类、青霉素类等β-内酰胺类抗生素的耐药,已给人类健康造成巨大威胁,急需阐明其复杂的耐药机制。     

细菌中整合性接合元件的研究进展

整合性接合元件是近年来在细菌中发现的一种可移动的基因元件,它位于染色体上,可通过接合转移的方式介导细菌间基因的水平转移。这种基因的水平转移有助于细菌适应特定的环境条件,但许多整合性接合元件包含耐药基因,这些遗传元件的水平转移极大地加速了耐药基因在同种及不同种属之间的传播,造成细菌的耐药以至多重耐药问题日益严重,耐药机制日趋复杂;同时整合性接合元件与基因岛有着密切的联系,因此对其特征及转移机制进行研究很有必要。     

一株污水源多重耐药大肠杆菌的耐药性检测及全基因组测序分析

【背景】水体环境分布广、流动性强,是耐药菌和耐药基因传播的主要媒介。【目的】了解北方污水厂大肠杆菌携带的耐药基因及可移动遗传元件情况。【方法】从北方污水厂筛选出一株多重耐药大肠杆菌,通过药敏试验进行耐药性检验,采用96孔板法测定菌株的最小抑菌浓度,利用酶标仪探究亚抑菌浓度抗生素对菌株生长的影响,并对菌株进行全基因组测序,对其携带的耐药基因及可移动遗传元件进行预测。【结果】大肠杆菌WEC对四环素、环丙沙星、诺氟沙星和红霉素具有耐药性,亚抑菌浓度的四环素、环丙沙星和诺氟沙星能够延缓或抑制菌株的生长。WEC菌株的基因组中包含一条大小为4 782 114 bp的环状染色体和2个大小分别为60 306 bp (pWEC-1)和92 065 bp (pWEC-2)的环状质粒。菌株共携带129个耐药基因,其中128个位于染色体上,在染色体上预测到原噬菌体、基因岛及插入序列的存在,部分可移动遗传元件携带有耐药基因。质粒pWEC-1中无耐药基因,pWEC-2含有1个耐药基因,在质粒基因组中预测到原噬菌体和插入序列。【结论】污水源大肠杆菌WEC是一株多重耐药菌株,其基因组中携带耐药基因和多种可移动遗传元件...     

泛耐药鲍氏不动杆菌看家基因和水平转移基因样本聚类分析

目的了解20株泛耐药鲍氏不动杆菌的菌株亲缘性。方法完成该组泛耐药鲍氏不动杆菌2种与耐药相关的看家基因和54种水平转移获得与β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类耐药相关基因以及13种接合性质粒、转座子、插入序列、整合子等可移动遗传元件遗传标记检测,并对检测结果作样本聚类分析。结果20株泛耐药鲍氏不动杆菌已经发生演化,并存在2个克隆传播：1-4—6号菌株和2—5—7—8—9—10—11—12—13—14—15-16—17—18-19号菌株。结论与耐药相关的看家基因和水平转移获得的耐药基因均为显性遗传,本研究耐药菌所观察的表型与之相对应,为追溯耐药菌传播途径提供了方便。     

沙门氏菌抗生素抗性机理研究进展

沙门氏菌的多重耐药性问题已经成为世界范围内的公共卫生和经济问题.目前沙门氏菌抗生素抗性机理的研究主要集中以下方面:(1)基因突变与抗生素抗性;(2)外排泵与抗生素抗性:(3)耐药基因编码的钝化酶和灭活酶引起的抗生素抗性;(4)可移动的细菌遗传耐药基因元件及其转移与抗生素抗性.本文基于以上几个方面综述了与沙门氏菌抗生素抗性机理研究相关的研究动态和研究进展.     

携带armA基因的铜绿假单胞菌耐药性及基因周边环境

目的了解多重耐药(MDR)铜绿假单胞菌armA基因与可移动遗传元件的携带情况及其相关性;分析armA基因的周边环境,探讨armA基因转移的可能机制。方法收集MDR铜绿假单胞菌98株,琼脂稀释法测定MIC,PCR方法检测16S rRNA甲基化酶基因armA、I型整合子、可移动元件IS26及重要耐药基因侧翼基因环境,测序并拼接PCR产物明确耐药基因座位排列,并对armA基因进行周边序列分析。结果 98株MDR铜绿假单胞菌检出5株armA基因PCR扩增阳性,携带armA基因的菌株对庆大霉素和阿米卡星全耐药;检出20株携带I型整合子,17株携带可移动元件IS26;armA基因扩增阳性的菌株均携带I型整合子和IS26;序列测序显示armA定位于Tn1548相关区域,位于插入序列ISCR1的下游,该序列含多种移动元件。结论大连市氨基糖苷类高水平耐药基因armA广泛分布在MDR铜绿假单胞菌中,均对庆大霉素和阿米卡星高度耐药;该基因定位在转座子Tn1548的质粒上,提示16S rRNA甲基化酶基因armA的广泛播散可能是可移动元件ISCR1-armA-IS26结构参与其中。     

整合子与细菌耐药性的相关研究进展

整合子是广泛存在于细菌中的一种可移动基因元件,它可以捕获外来基因盒并使其在细菌体内得到表达,在细菌耐药性的传播过程中扮演着重要角色。过去研究认为,细菌耐药是在质粒及转座子~([1])等基因水平上广泛传播,近几年大量研究表明,细菌可通过位点特异性重组的方式将耐药基因盒捕获并整合到自身的染色体或者质粒DNA上,即细菌体内存在一种天然的基因克隆表达系统——整合子。细菌耐药的高频次出现已成为临床医疗工作中的瓶颈,整合子不仅在细菌耐药中起关键作用,而且在细菌适应性及基因进化中具有普遍又重要的意义。     

产超广谱β-内酰胺酶细菌中I类整合子的研究进展

产超广谱β-内酰胺酶(Extended-spectrum beta-lactamase, ESBLs)细菌的多重耐药性是临床用药的一大难题, 近年研究发现其耐药性的产生与整合子密切相关, 其中临床最常见、研究最深入的是I类整合子。整合子是一种可移动基因元件, 在整合酶的作用下捕捉外源基因盒并使之表达, 是具有基因整合和切除功能的天然克隆和表达系统。研究表明I类整合子可连续捕捉和整合多种耐药基因, 以质粒或转座子为载体在细菌之间传播耐药性, 使ESBLs细菌多重耐药趋势十分严峻。本文就I类整合子的结构特征、I类整合子对耐药基因盒的整合作用及其与ESBLs细菌耐药性的关系等方面进行综述。     

转座因子在肺炎链球菌耐药进化中的作用

要肺炎链球菌的耐药决定子由染色体上的转座因子携带,与耐药相关的转座因子和转移的主要方式有：①接合转座子：携带erm(B)、tet(M)和aphA-3等的Tn916-Tn1545家族,通过接合转移;②缺陷转座子：携带mef基因及ABC外排系统的Tn1207．1和mega插入元件,可转化到敏感菌株引起耐药;③复合转座子：由mega插入元件与Tn916整合产生的Tn2009,以转化方式转移。肺炎链球菌通过转座因子获得并传播耐药基因,在其耐药进化中起重要作用。     

整合子-基因盒系统与细菌耐药机制的研究进展

大量研究表明整合子-基因盒系统是微生物耐药的主要机制,由其介导的耐药基因水平转移是细菌耐药机制产生的主要途径。已知的整合子被分为两大类：传统的整合子和超级整合子。前者存在于转座子、质粒和细菌染色体,其基因盒编码产物可使细菌耐受一种或多种抗菌药物及消毒剂;而后者则只存在于细菌的染色体上,它携带的基因盒更多,且其编码产物则更加复杂,目前只在特定菌株中发现超级整合子。本文就整合子的结构、分布、检测及它对细菌耐药性的影响等几个方面的研究进展进行讨论。     

多重耐药肺炎克雷伯菌获得性耐药相关基因和可移动遗传元件检测与指标聚类分析

目的 探讨一组多重耐药肺炎克雷伯菌(MDR-KPN)中获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的存在状况以及二者的相关性.方法 收集2008年8月至2010年5月浙江省杭州市和湖州市6所医院共47株MDR-KPN,采用聚合酶链反应(PCR)的方法分析74种获得性耐药基因和24种可移动遗传元件遗传标记,并用指标聚类分析(SPSS法)分析获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的相关性.结果 47株MDR-KPN共检出5种β-内酰胺类获得性耐药基因、6种氨基糖苷类获得性耐药基因、3种喹诺酮类获得性耐药基因、6种其他获得性耐药基因、1种整合子遗传标记、2种转座子遗传标记、4种插入序列遗传标记、2种接合性质粒遗传标记和1种噬菌体原标记;指标聚类分析(SPSS法)将上述阳性检出基因分成A、B两大簇.结论 指标聚类分析提示获得性耐药相关基因和可移动遗传元件密切相关;由Ⅰ类整合子( intI1)、插入序列(IS26、ISEcp1、ISKpn6)、耐药质粒(trbC)介导的TEM-1和KPC是本组菌株的特征.在肺炎克雷伯菌中做指标聚类分析为国内首次报道.     

江苏部分地区食源性和人源沙门氏菌的多重耐药性研究

从江苏省部分地区收集了117个沙门氏菌分离株,其中食物源和人源菌株分别有81株和36株。16种抗生素敏感性试验表明,有111个分离株对2种或2种以上的抗生素有耐药性,人源沙门氏菌分离株的抗生素耐药率比食物源的高,单一抗生素以链霉素耐药率(92.3%,108/117)最高。对5种或5种以上抗生素耐药的分离株有59株(50.4%),其中对特定六种抗生素:氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、磺胺、四环素和卡那霉素耐药(ACSSuTK,R型)的菌株有12株。设计18对耐药基因和I类整合子保守区的引物,对36株有不同来源和耐药特征的多重耐药菌株进行耐药基因和I类整合子的检测,PCR扩增结果与抗生素敏感性表型一致。有30株细菌携带有I类整合子,大小为0.3、0.6、1.0、1.2和1.6kb,其中1.6kb(aadA5-dfr17)大小的整合子在25株细菌中分布(24/36)。接合试验表明,氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、甲氧苄氨嘧啶和四环素的耐药特性是由接合性质粒携带。结果显示,耐药基因多数由I类整合子和质粒携带,可以通过接合试验发生转移,可移动的DNA成分可能在耐药特性的转移和分布中起到重要作用。     

整合子系统介导沙门菌耐药性的研究进展

沙门菌（Salmonella spp.）是公共卫生学上具有重要意义的人畜共患病病原菌。人、畜感染沙门菌后会引起伤寒、副伤寒、胃肠炎、败血症和肠外局灶性感染等疾病。抗生素是治疗沙门菌严重感染的有效手段,随着临床和畜牧业中抗生素的大量使用,使得沙门菌的耐药情况日益严重。整合子是普遍存在于细菌中的一种可移动基因元件,可有效捕获外源基因确保其表达,并复合于转座子、质粒等,使多种耐药基因在细菌种内或者种间进行传播。在过去的二十年中,随着新基因盒和复杂整合子的不断出现,导致整合子系统迅速进化。整合子在沙门菌耐药性传播过程中具有非常重要的作用,因此,本文对整合子系统的分子结构、分类、作用机制,以及沙门菌中存在的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类整合子介导的耐药性及现有检测方法的研究进展进行综述,以期为沙门菌耐药性研究提供参考。     

超嗜热古菌整合性遗传元件的研究进展

细菌中整合性遗传元件与DNA修饰和防御、毒力因子传播以及次级代谢等生理功能存在关联,而相关研究在超嗜热古菌中尚处于起步阶段。本文综述了超嗜热古菌中整合性病毒、质粒及基因组岛等整合性遗传元件的分类、整合及维持机制。展示了整合性遗传元件参与的水平基因转移过程在超嗜热古菌基因组演化中扮演的重要角色。整合性遗传元件相关功能基因组学研究为理解超嗜热古菌的多样性及其环境适应性机制提供了新的视角。     

IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的结构基因组学分析

【背景】IncFII-FIA-FIB型质粒广泛存在于肠杆菌科细菌中,介导了许多耐药基因的水平转移,并导致细菌多重耐药问题日益严重。【目的】分析IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的基因组结构,并研究其介导大肠杆菌BTR株的耐药基因水平转移机制。【方法】利用PCR进行耐药基因筛查;接合转移和电转化实验验证质粒pBTR-CTXM是否具备自主接合转移的特性;VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定及药敏分析仪测定相关菌株对抗生素的药物敏感性;构建MatePair文库并进行细菌全基因组高通量测序和质粒结构基因组学分析。【结果】菌株BTR是携带blaNDM-1、blaCTX-M-15、blaTEM、qnrD、qnrS1、mph(A)、erm(B)和tetA(B)等耐药基因的多重耐药大肠杆菌,其中blaCTX-M-15、mph(A)、erm(B)和tet A(B)等耐药基因均位于大小为144 939 bp的质粒p BTR-CTXM (GenBank登录号MF156697)上,该质粒可与菌株BTR内质粒pNDM-BTR接合共转移到受体菌大肠杆菌EC600中。pBTR-CTXM具备IncFII-FIA-FIB型质粒典型的骨架区结构,其多重耐药(Multidrug-resistant,MDR)区由新的复合型转座子Tn6492、Tn2残余、Tn10残余、ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元和一些插入序列组成。【结论】pBTR-CTXM中新复合型转座子Tn6492与Tn10残余和ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元共同介导大肠杆菌BTR株的多重耐药与耐药基因的水平传播。     

抗生素抗性基因的生态风险研究进展

自抗生素被发现和使用以来,其在人类和动物疾病预防与治疗、提高动物生产等方面均发挥了重要作用。但抗生素的批量生产及大量应用,特别是在养殖业和临床医疗上的滥用,导致抗生素抗性基因(ARGs)在环境中普遍存在,其借助质粒、转座子、整合子等可移动元件通过接合、转座、转化等方式在环境中广泛传播,导致微生物药性不断增强,对人类健康和生态安全造成严重威胁。当前,ARGs对人类健康的影响已受到高度关注,但有关ARGs在环境中的生态风险研究还相对薄弱。本文综述了ARGs污染的现状及其生态风险,并对该领域中未来研究重点进行了展望,以期为今后抗性基因的研究和生态防控提供参考。