金黄色葡萄球菌中CRISPR系统及MepA多药外排泵与耐药性关系的研究

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金黄色葡萄球菌是葡萄球菌中最重要的菌种之一,对公众健康构成巨大威胁。CRISPR-Cas系统是一种免疫防御系统,可以抵御外来可移动遗传元件;外排蛋白MepA是多药和毒素外排(MATE)家族的一员,MepA的过度表达会导致喹诺酮类药物和消毒剂耐药性的产生,基于此本研究将对CRISPR系统和外排泵MepA进行耐药性方面的相关研究。1.应用PCR法对234株金黄色葡萄球菌中CRISPR位点、耐药基因和毒力基因进行检测分析,并分析CRISPR与耐药基因和毒力基因的关系。结果显示234株菌株中CRISPR位点的存在比例为7.69%,共检出13种耐药基因,10种毒力基因。与CRISPR阴性菌株比,阳性菌株中耐药基因norA的阳性率高(P<0.01),CRISPR与毒力基因的分布之间并无关联(P>0.05)。2.应用 CRISPR Finder、CRISPR Target 和 Center for Genomic Epidemiology 等在线工具对 14株已测序金黄色葡萄球菌全基因组进行CRISPR预测分析,结果显示,14株菌均携带CRISPR位点,26组一致重复序列皆能形成保守的二级结构,229条间隔序列均能匹配到前间隔序列,且14株菌株所携带的耐药与毒力基因大部分或全部可以在其对应的同源噬菌体或质粒携带的基因中找到。3.应用次抑菌浓度环丙沙星倍增浓度法诱导敏感金葡菌耐药以及多耐药金葡菌无抗生素压力连续传代后,应用BioXM2.6、CRISPR Finder等分析CRISPR位点的变化。结果显示,WLD19/YD与SAXL24/YD菌株CRISPR位点的第一条重复序列与第一条间隔序列丢失,提示抗生素压力下金葡菌可能会通过丢失CRISPR位点对耐药性起调控作用。4.对本地区检出的mepA基因进行同源建模,利用分子对接法分析环丙沙星等喹诺酮类药物与MepA的作用方式;从野生菌株S.aureus4(mepA+)中克隆mepA基因全长,并通过穿梭载体将其电转化至金葡菌RN4220中,提取质粒后再转化至S.aureus 25(mepA-,环丙沙星MIC 0.25μg/mL)中,得到 S.aureus 25-mepA(mepA+,环丙沙星 MIC 0.5 μg/mL),检测 S.aureus 4、S.aureus 25与S.aureus 25-mepA的浮游态、重悬浮状态下与生物被膜态下对环丙沙星的敏感性,并用实时荧光定量PCR检测S.aureus 4与S.aureus 25-mepA浮游菌和生物被膜菌环丙沙星作用前后mepA mRNA的表达。结果显示,环丙沙星是喹诺酮类中与MepA蛋白结合能最低的化合物。三种金葡菌不同状态下对环丙沙星的敏感性相似,实时荧光定量PCR检测结果发现S.aureus 25-mepA生物被膜菌mepA的表达在环丙沙星作用前后未见显著性差异,提示S.aureus25-mepA生物被膜菌对环丙沙星耐药性的增加可能与外排泵基因mepA的上调无关。综上所述,CRISPR系统与少数耐药基因的携带有关,并可能会通过丢失CRISPR位点对耐药性起调控作用。研究发现金葡菌生物被膜菌对环丙沙星耐药性的增加与外排泵mepA基因的上调无关。此研究为解决金葡菌耐药性的传播提供了思路,也为进一步深入研究金葡菌外排泵MepA耐药机制提供奠定了基础。
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