耐药肺炎克雷伯菌噬菌体的生物学特性及基因组学研究

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目的:肺炎克雷伯菌的耐药问题已对公共卫生构成重大威胁。寻找新的可能对付耐药菌感染的方法已迫在眉睫。本课题通过对两株耐药肺炎克雷伯菌噬菌体的生物学特性和基因组学进行研究,为噬菌体用于耐药肺炎克雷伯菌感染治疗提供新的思路。  方法:以上海多家医院临床分离到的多耐药肺炎克雷伯菌为宿主菌,从环境中分离肺炎克雷伯菌噬菌体,负染法电镜观察其形态及大小,并分析其对pH和温度的稳定性,测定最佳感染复数,绘制一步生长曲线、吸附曲线和感染曲线,并抽提噬菌体核酸进行测序及分析。  结果:分离得到了两株耐药性肺炎克雷伯菌的噬菌体KP002和KP004,电镜确定均为有尾噬菌体。噬菌体 KP002为肌尾科噬菌体,头部直径约70nm,尾长约80nm,尾宽约20nm。此株噬菌体在pH3~9及4~50℃的环境下具有较高活性,6分钟吸附率达90%以上,潜伏期为10分钟,爆发期90分钟,裂解量为172 pfu/cell。噬菌体KP002基因组为环状双链DNA,全长47,173bp,GC含量为48%。噬菌体KP004为短尾科噬菌体,头部直径约55nm,尾宽约20nm。此株噬菌体在pH3~9及4~50℃的环境下具有较高活性,6分钟吸附率达95%以上,潜伏期为20分钟,裂解期为100min,裂解量为147 pfu/cell。噬菌体KP004基因组为环状双链DNA,全长44,686bp,GC含量为53%。  结论:本研究分离得到两株针对耐药肺炎克雷伯菌的烈性噬菌体 KP002和KP004,两株噬菌体对温度及酸碱均具有较好的稳定性。KP002基因组与已报道的噬菌体KP15,KP32,KP34和phiKO2的基因组基本不具有相似性,与JD001的相似性为67%,且编码相同的2个噬菌体裂解酶(溶菌酶),同时,KP002也编码一些特异的噬菌体相关的核酸内切酶、DNA结合蛋白、DNA聚合酶及DNA解螺旋酶。KP004基因组预测编码54个ORFs,与已报导的KP34和F19等基因组具有不同程度的序列相似。KP004基因组编码1个溶菌酶基因,4个已知功能的特异编码基因分别编码噬菌体 DNA聚合酶Ⅰ、噬菌体外壳和支架蛋白、噬菌体的尾鞘和甲基化蛋白Ⅰ。对这些特定结构域的基因功能进行研究,可以为噬菌体应用于临床治疗多重耐药菌的感染提供新的研究思路。
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