1株携带质粒介导喹诺酮耐药基因qnrS1和qepA1的多耐药沙门菌的基因特点分析
发布时间：2021-01-13 13:12
目的分析一株多重耐药沙门菌SM846的遗传背景,研究其对喹诺酮耐药的机制。方法测定SM846对14种药物的最小抑菌浓度（minimal inhibitoryconcentration,MIC）。用三代测序技术对菌株进行全基因组测序,根据耐药数据库注释SM846序列中的耐药基因。使用NCBI的BLAST工具搜索与耐药质粒相似的序列,并进行生物信息学分析。结果 SM846对14种测试抗生素中的12种表现出耐药,包括喹诺酮类抗生素萘啶酸和环丙沙星。SM846包含1条染色体和1条质粒。染色体序列不含可导致耐药的基因和突变,质粒携带13个耐药基因,包括喹诺酮类耐药基因qepA1和qnrS1。qepA1和qnrS1位于质粒内部的可移动原件I类整合子上。13条相似质粒的分析表明中国分离的此型别的质粒耐药性强于美国和加拿大分离的。结论 QnrS1和qepA1基因通过IS6和可移动元件整合到质粒的I类整合子上,说明SM846可能迫于抗生素压力通过获得耐药基因来快速适应环境。中国分离菌株的耐药性强,地区间的耐药情况差异,尤其是与不发达国家之间的差异提示我们应当继续监测各地区的耐药表现型,以制定本地的耐药控...
【文章来源】：中国人兽共患病学报. 2020,36(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
p846与相似质粒的进化分析
为了更深入研究p846的遗传情况,将p846与上面的质粒进行序列对比分析。从对比的圈图,可以看出p846含有2个较为特殊的区域,P1和P2。pCFSAN007427.01也含有P1区域,它是一条分离自2009年的美国的沙门菌的质粒(见图2)。在NCBI搜索P1序列,发现很多宿主细菌的质粒中都含有这段序列,如沙门菌、志贺菌、肺炎链球菌等。与P1序列的广泛存在不同,P2序列特异性较强,它与NCBI中的序列没有很好的匹配。QepA1和qnrS1基因位于P2序列中,它们正是质粒中与喹诺酮耐药相关的2个基因。QnrS1在沙门菌质粒中分布较为普遍[21],而qepA1未在耐喹诺酮的沙门菌中发现过。P2序列全长32 048 bp,GC含量57%。共编码42个基因,其中13个是和基因移动相关的,如解离酶、转化酶、内含子等。携带6个耐药基因——qnrS1、qepA1、dfrA12、sul1、aadA12和mph(a),分别编码对喹诺酮类、氨基糖苷类、甲氧嘧啶类、磺胺类和大环内酯类抗生素的耐药(见图3)。P2主要由I类整合子构成,包括它的5′端的intI整合酶及3′端的sul1和溴乙锭的耐药基因以及两者之间的可变区。研究发现,I类整合子的可变区包含的几乎都是与耐药相关的基因[22]。在P2的I类整合子序列里,可变区包含耐药基因qepA1、dfrA12和aadA2。P2序列的两端均有IS6和反向重复序列,提示3′端的qnrS1、5′端的mph(a)基因可能与此相关。这些插入或整合到I类整合子的耐药基因的存在,使细菌获得在抗生素压力下的生存优势。
根据Resfinder的注释,parC基因含有3个未知突变p.T57S、p.T255S、p.V657I。经过分析,认为它们对于蛋白结构的变化影响不大,与喹诺酮耐药无关。有以下原因:首先从氨基酸化学性质分析,T和S、V和I都是化学性质相似的氨基酸,不会引起蛋白质局部电荷以及疏水性质的变化;其次,在Uniport网站搜索到蛋白ParC,已经报导的影响功能的氨基酸突变都有标注,可以参考,而它不含以上3个突变;第三是从蛋白质结构上,虽然沙门氏菌的parC结构未被解析,但和它高度同源的大肠杆菌ParC结构已经解析,这些残基并不位于关键的结合界面,不会影响蛋白质二级结构;最后,这几个突变位点与同期测序的实验室其它对喹诺酮敏感菌株的突变位点相同(数据未列出),可以说明这些突变对于喹诺酮耐药是不起作用的,并且p.T57S位点的突变在文献中已经有多次报道,证实其对喹诺酮耐药是无效的[23]。综合染色体和质粒序列耐药基因的注释结果,可以确定SM846基因组中和喹诺酮耐药有关基因有acrAB-TolC、sdiA、marR,、marA、qnrS1、qepA1。SdiA位于染色体上,它的作用是无效的[24]。MarR、marA都是编码acrAB的调控蛋白[25]。QepA1曾在敏感的临床鼠伤寒沙门菌中检测出,说明qepA1单独存在不能介导对喹诺酮耐药,这与大肠中qepA的研究结果一致[21-23]。SM846的喹诺酮耐药可能是由acrAB外排泵,QnrS1靶位结合蛋白和qepA1外排泵共同作用来实现。QnrS1或者qepA1或者acrAB单独存在于沙门菌中,均没有对喹诺酮药物产生耐药性的能力。它们组合在一起的具体作用方式,是否与Sato[11]报道的大肠杆菌HUE1的耐药机制类似,还需要更多的实验证实。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深圳市腹泻患者沙门菌感染状况和耐药性分析[J]. 陈建,张金金,杨虹,吴延杰,罗泳仪,申红卫. 中国人兽共患病学报. 2018(06)
[2]沙门氏菌gyrA基因的变异对氟喹诺酮类药物敏感性的影响[J]. 王晓泉,陈祥,吴双,巢国祥,焦新安,刘秀梵. 中国人兽共患病学报. 2007(09)
本文编号：2974928
【文章来源】：中国人兽共患病学报. 2020,36(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
p846与相似质粒的进化分析
为了更深入研究p846的遗传情况,将p846与上面的质粒进行序列对比分析。从对比的圈图,可以看出p846含有2个较为特殊的区域,P1和P2。pCFSAN007427.01也含有P1区域,它是一条分离自2009年的美国的沙门菌的质粒(见图2)。在NCBI搜索P1序列,发现很多宿主细菌的质粒中都含有这段序列,如沙门菌、志贺菌、肺炎链球菌等。与P1序列的广泛存在不同,P2序列特异性较强,它与NCBI中的序列没有很好的匹配。QepA1和qnrS1基因位于P2序列中,它们正是质粒中与喹诺酮耐药相关的2个基因。QnrS1在沙门菌质粒中分布较为普遍[21],而qepA1未在耐喹诺酮的沙门菌中发现过。P2序列全长32 048 bp,GC含量57%。共编码42个基因,其中13个是和基因移动相关的,如解离酶、转化酶、内含子等。携带6个耐药基因——qnrS1、qepA1、dfrA12、sul1、aadA12和mph(a),分别编码对喹诺酮类、氨基糖苷类、甲氧嘧啶类、磺胺类和大环内酯类抗生素的耐药(见图3)。P2主要由I类整合子构成,包括它的5′端的intI整合酶及3′端的sul1和溴乙锭的耐药基因以及两者之间的可变区。研究发现,I类整合子的可变区包含的几乎都是与耐药相关的基因[22]。在P2的I类整合子序列里,可变区包含耐药基因qepA1、dfrA12和aadA2。P2序列的两端均有IS6和反向重复序列,提示3′端的qnrS1、5′端的mph(a)基因可能与此相关。这些插入或整合到I类整合子的耐药基因的存在,使细菌获得在抗生素压力下的生存优势。
根据Resfinder的注释,parC基因含有3个未知突变p.T57S、p.T255S、p.V657I。经过分析,认为它们对于蛋白结构的变化影响不大,与喹诺酮耐药无关。有以下原因:首先从氨基酸化学性质分析,T和S、V和I都是化学性质相似的氨基酸,不会引起蛋白质局部电荷以及疏水性质的变化;其次,在Uniport网站搜索到蛋白ParC,已经报导的影响功能的氨基酸突变都有标注,可以参考,而它不含以上3个突变;第三是从蛋白质结构上,虽然沙门氏菌的parC结构未被解析,但和它高度同源的大肠杆菌ParC结构已经解析,这些残基并不位于关键的结合界面,不会影响蛋白质二级结构;最后,这几个突变位点与同期测序的实验室其它对喹诺酮敏感菌株的突变位点相同(数据未列出),可以说明这些突变对于喹诺酮耐药是不起作用的,并且p.T57S位点的突变在文献中已经有多次报道,证实其对喹诺酮耐药是无效的[23]。综合染色体和质粒序列耐药基因的注释结果,可以确定SM846基因组中和喹诺酮耐药有关基因有acrAB-TolC、sdiA、marR,、marA、qnrS1、qepA1。SdiA位于染色体上,它的作用是无效的[24]。MarR、marA都是编码acrAB的调控蛋白[25]。QepA1曾在敏感的临床鼠伤寒沙门菌中检测出,说明qepA1单独存在不能介导对喹诺酮耐药,这与大肠中qepA的研究结果一致[21-23]。SM846的喹诺酮耐药可能是由acrAB外排泵,QnrS1靶位结合蛋白和qepA1外排泵共同作用来实现。QnrS1或者qepA1或者acrAB单独存在于沙门菌中,均没有对喹诺酮药物产生耐药性的能力。它们组合在一起的具体作用方式,是否与Sato[11]报道的大肠杆菌HUE1的耐药机制类似,还需要更多的实验证实。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深圳市腹泻患者沙门菌感染状况和耐药性分析[J]. 陈建,张金金,杨虹,吴延杰,罗泳仪,申红卫. 中国人兽共患病学报. 2018(06)
[2]沙门氏菌gyrA基因的变异对氟喹诺酮类药物敏感性的影响[J]. 王晓泉,陈祥,吴双,巢国祥,焦新安,刘秀梵. 中国人兽共患病学报. 2007(09)
本文编号：2974928
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2974928.html
最近更新
教材专著
