四環(huán)素耐藥基因的遺傳特征新發(fā)現(xiàn)

抗生素耐藥性是世界范圍內(nèi)一個(gè)日益嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)問(wèn)題。尋找新型抗生素一直是研究界努力的方向，而深入了解耐藥性遺傳機(jī)制也是努力的另一個(gè)方向。

四環(huán)素是治療細(xì)菌感染的廣譜抗生素。來(lái)自美國(guó)海洋研究所的研究人員從潰瘍性結(jié)腸炎患者炎癥期間回腸袋采集到微生物進(jìn)行宏基因組鳥(niǎo)槍法測(cè)序和菌落培養(yǎng)，追蹤了一個(gè)來(lái)自脆弱擬桿菌的、攜帶四環(huán)素耐藥基因tetQ的55-kbp接合型轉(zhuǎn)座子CTn214的豐度變化。宏基因組分析表明在收集的樣本中存在多拷貝的包含四環(huán)素抗性tetQ的特定17044堿基序列。在炎癥期間從同一患者中分離的脆弱B.菌株有的攜帶有整合到染色體中的CTn214，也有的包含游離于染色體外的包含tetQ的CTn214環(huán)狀多拷貝區(qū)域和整合到染色體的線性形式。CTn214依賴四環(huán)素的傳播機(jī)制與脆弱貝氏桿菌基因組中常見(jiàn)的共軛轉(zhuǎn)座子(CTnDOT)幾乎相同，但CTn214編碼tetQ的環(huán)形17044 -nt區(qū)域的自主擴(kuò)增性質(zhì)以及同一細(xì)胞內(nèi)線性染色體中具有相同序列的整合是一個(gè)新的觀察結(jié)果。對(duì)不同濃度四環(huán)素和環(huán)丙沙星下生長(zhǎng)的脆弱芽孢桿菌的基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序表明，無(wú)論處理何種處理，含有環(huán)狀tetQ的菌株中tetQ都保持活躍表達(dá)，而只含有線性tetQ的菌株中tetQ表達(dá)只有在四環(huán)素存在時(shí)才增加。雖然這些發(fā)現(xiàn)不會(huì)直接導(dǎo)致對(duì)抗四環(huán)素耐藥細(xì)菌的新方法，但可能有助于開(kāi)發(fā)新的方法，通過(guò)基因操作或其他手段來(lái)限制抗生素抗性基因的傳播。文章發(fā)表在新一期的《mBio》上。

研究細(xì)節(jié)

研究人員使用鳥(niǎo)槍宏基因組學(xué)進(jìn)行研究產(chǎn)生了整個(gè)微生物細(xì)胞群落中所有遺傳物質(zhì)的序列。測(cè)序結(jié)果提供了在四環(huán)素存在下生長(zhǎng)時(shí)觀察四環(huán)素耐藥基因活性所需的數(shù)據(jù)。MBL作者之一的Vineis說(shuō)，在他們開(kāi)始這項(xiàng)工作的時(shí)候，“能夠從宏基因組數(shù)據(jù)中重建基因組在這個(gè)領(lǐng)域剛剛起步。這是一種新穎的方法，現(xiàn)在已很常見(jiàn)。當(dāng)我們查看數(shù)據(jù)時(shí)，有一個(gè)非常強(qiáng)烈的信號(hào)”顯示出細(xì)菌基因組特定區(qū)域的大量拷貝。其中一個(gè)包含許多基因的區(qū)域在樣本中“非常豐富”，后來(lái)他們能夠確定“這個(gè)特殊的高拷貝區(qū)域含有四環(huán)素抗性……所以我們繼續(xù)挖掘?！?/p>

這些基因組的高拷貝部分包含的DNA片段可以在基因組中移動(dòng)，甚至可以跳到不同的基因組中。Vineis說(shuō)，這些可移動(dòng)的遺傳元素被稱為轉(zhuǎn)座子，是“細(xì)菌發(fā)展適應(yīng)環(huán)境的重要途徑，而不必完全改造它們自己”。在人類的腸道中，大量種類的腸道細(xì)菌經(jīng)常接近，“交換的可能性非常高，”他說(shuō)，當(dāng)出現(xiàn)炎癥時(shí)，交換率會(huì)增加。這種不同物種間遺傳物質(zhì)的交換被稱為水平轉(zhuǎn)移。這些轉(zhuǎn)座子實(shí)際上是水平基因轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵載體。當(dāng)細(xì)菌明顯地感覺(jué)到環(huán)境中有四環(huán)素，即開(kāi)始“整體級(jí)聯(lián)”生產(chǎn)含有抗性基因的轉(zhuǎn)座子。

他們發(fā)現(xiàn)，包含抗性基因的轉(zhuǎn)座子部分在同一基因組中以兩種不同的形式出現(xiàn)：有時(shí)是正常的線性整合形式，有時(shí)是游離的環(huán)狀質(zhì)粒樣。這兩種形式同時(shí)出現(xiàn)在脆弱擬桿菌的基因組中，但線性形式在DNA區(qū)域包含一個(gè)獨(dú)特的插入序列，該區(qū)域編碼轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞的機(jī)制?！皳?jù)我們所知，這是以前從未見(jiàn)過(guò)的，這種特殊類型的轉(zhuǎn)座子有一個(gè)擴(kuò)增的子區(qū)。它發(fā)生在炎癥期間的細(xì)菌中，”MBL的助理科學(xué)家Blair Paul說(shuō):“我們認(rèn)為這些轉(zhuǎn)座子實(shí)際上是水平基因轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵載體?！?/p>

這組基因表達(dá)的增加可能與脆弱擬桿菌在炎癥期間的成功有關(guān)，盡管這種聯(lián)系尚未得到證實(shí)，需要進(jìn)一步研究。但是Paul說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)“提出了關(guān)于基因轉(zhuǎn)移在人類健康中的作用的新問(wèn)題，也提出了關(guān)于這些轉(zhuǎn)座子是如何被控制的以及它們是如何隨著時(shí)間的推移而進(jìn)化變化的新問(wèn)題?！盫ineis說(shuō):“這一發(fā)現(xiàn)不會(huì)改變我們對(duì)抗生素耐藥性的認(rèn)識(shí)，但它是一種新的機(jī)制，至少我們可以開(kāi)始尋找。在微生物世界里發(fā)生了很多我們甚至沒(méi)有完全意識(shí)到的進(jìn)攻和防御?！?/p>

研究重要性

微生物之間交換抗生素生產(chǎn)和耐藥基因可導(dǎo)致新病原體的出現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中，從潰瘍性結(jié)腸炎患者的非法袋中提取的宏基因組樣本的短讀定位到脆弱擬桿菌的宏基因組組裝基因組，揭示了編碼四環(huán)素耐藥性的新型共軛轉(zhuǎn)座子CTn214的兩種不同的基因組排列。CTn214中含有tetQ的質(zhì)粒樣環(huán)狀結(jié)構(gòu)的自主擴(kuò)增可能提供針對(duì)四環(huán)素的一致核糖體保護(hù)。這種抗生素耐藥模式為理解脆弱芽孢桿菌等病原體的出現(xiàn)及其在炎癥性腸病患者中持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間提供了一種新的機(jī)制。

來(lái)源：mBio

亞氯酸鈉（Sodium hypochlorite，化學(xué)式：NaClO）是一種無(wú)色或淡黃色液體，常用作漂白劑和消毒劑。以下是亞氯酸鈉的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 氧化性：亞氯酸鈉是一種氧化性化合物，能夠與許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。

2. 氯化性：亞氯酸鈉在水中能夠迅速分解，生成次氯酸（HClO）和氫氧化鈉（NaOH）。亞氯酸是一種比亞氯酸鈉更強(qiáng)的氧化劑。

3. 消毒性：亞氯酸鈉具有較強(qiáng)的殺菌消毒作用，可用消毒水源、池塘和水處理。

4. 漂白性：亞氯酸鈉可用作漂白劑，能夠?qū)⒃S多染料和有機(jī)物氧化漂白。

5. 不穩(wěn)定性：亞氯酸鈉在陽(yáng)光照射下會(huì)逐漸分解，所以需要存放在暗處，避免陽(yáng)光直射。

需要注意的是，亞氯酸鈉是一種腐蝕性較強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，在處理和使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時(shí)，避免與酸性物質(zhì)或易燃物質(zhì)接觸，以免引發(fā)危險(xiǎn)反應(yīng)。