猪链球菌耐达托霉素和万古霉素相关基因的筛选

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抗生素的不合理使用等导致细菌的耐药问题日益突出,威胁公共卫生安全及养殖业健康可持续发展。病原细菌耐药机制的研究对克服耐药产生和新抗菌药物研发均具有重要指导意义。细菌耐药产生机制非常复杂,包括内生性耐药和获得性耐药,革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的耐药机制也不完全相同。达托霉素和万古霉素是两种重要的抗革兰氏阳性菌感染的抗生素。达托霉素主要作用于细胞膜阴离子磷脂,而万古霉素主要作用于细胞壁D-Ala-D-Ala多肽。细胞膜和细胞壁的代谢过程受多种因素影响,细菌对这两种抗生素的耐药机制较为复杂,目前了解甚少。转座突变体库是研究细菌功能基因组学的有力工具,已被成功应用于多种病原菌的耐药研究中。本研究以人兽共患病原菌—猪链球菌为革兰氏阳性菌的代表,通过构建猪链球菌的转座突变体库,使用达托霉素和万古霉素筛选不敏感的突变体,目的是发现猪链球菌乃至革兰氏阳性菌对达托霉素和万古霉素耐药相关的基因,期望发现这两种抗生素新的耐药机制。取得的主要研究结果总结如下:1.用含有Tn917转座子的温敏型质粒转化猪链球菌2型SC-19菌株构建了猪链球菌转座插入突变体库,包含1918个突变体。通过测序确定了其中1724个突变体的插入位点,大部分插入位点集中在基因组800 kbp–1200 kbp区域内,分布在431个不同的基因中。根据KEGG pathway注释信息,发现这431基因分布在54个代谢途径中,Pathway富集分析发现,除了半乳糖代谢,这些基因在其他代谢途径中均匀分布。该转座突变体库能够用于猪链球菌的功能基因组学研究。2.通过耐药实验确定了达托霉素和万古霉素对猪链球菌野生菌株SC-19的最小抑菌浓度(MIC)分别是8μg/ml和0.25μg/ml。参照SC-19菌株的MIC对突变体库进行了抗生素敏感性筛选,发现了对达托霉素不敏感的突变体115个及对万古霉素不敏感的突变体92个,分别对应63个和54个基因。结合不敏感突变体的转座子插入位点所在基因功能注释和已知耐药机制对耐药基因进行了分析,其中部分突变基因与文献报道的耐药相关基因功能相似,其中达托霉素耐药相关基因21个基因(21个突变体),万古霉素耐药相关基因19个(23个突变体)。此外,发现了peptidase(SSUSC84_0924)等42个对达托霉素不敏感的新基因(57个突变体)、glycogen branching enzyme(SSUSC84_0919)等35个对万古霉素不敏感的新基因(39个突变体)以及permease(SSUSC84_1013)等25个同时对达托霉素和万古霉素不敏感的新基因(25个突变体)。用扫描电镜和超分辨显微镜对部分筛选到的突变体进行了表型观察,发现多数对达托霉素和万古霉素不敏感的突变体的链变长。
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