Shewanella oneidensis是属于γ-变形菌纲的兼性厌氧菌，具有还原多种有机物和无机物的能力。基于此，目前S.oneidensis已成为研究环境污染物的氧化还原及其分子机制的模式菌株。同样被人熟知的是，该菌对氨苄青霉素具有天然抗性。然而，我们在研究中意外发现S.oneidensis对氨苄青霉素的反应独特:中浓度（0.49～6.25μg/mL）比高浓度的氨苄青霉素对生长的抑制效果更好。为了找出该现象的科学解释，本文对S.oneidensis产生氨苄青霉素抗性的分子机制进行了研究，其结果如下:S.oneidensisβ-内酰胺酶BIaA的表达水平与氨苄青霉素引发的细胞裂解相关　　 利用形成于气液界面的生物被膜形成体系和抗生素敏感性试验检测了S.oneidensis对β-内酰胺类抗生素的响应。研究表明，只有当氨苄青霉素浓度范围在0.49～6.25μg/mL时，S.oneidensis生物被膜的形成才会推迟。通过检测该菌在氨苄青霉素中的生长，发现低浓度抗生素引发的细胞裂解导致了生物被膜形成的延迟。尽管S.oneidensis基因组中含有7个可能编码β-内酰胺酶的基因，但基因突变分析表明该菌对氨苄青霉素产生抗性只与其中一个β-内酰胺酶相关:BlaA。高浓度氨苄青霉素能有效诱导BlaA的表达，而低浓度抗生素无此能力，显示其引发的细胞裂解很大程度上是由于BlaA表达量不足。研究结果还表明，细菌中含量最多的低分子量青霉素结合蛋白PBP5在细菌对抗氨苄青霉素时发挥重要作用。PBP5除作为β-内酰胺类抗生素的“陷阱”外，还可能通过未知的信号途径调控BlaA的表达。　　 金属离子对S.oneidensis氨苄青零素抗性的影响　　 EDTA加剧由低浓度氨苄青霉素引发的细胞裂解，而大多数金属离子对细胞裂解具有缓和作用。利用抗生素敏感性实验发现金属离子能增强细菌对氨苄青霉素的抗性，尤以Zn2+的效果最为显著。Zn2+对细菌抗性的增强作用依赖于β-内酰胺酶BIaA的产生，但并非通过增强金属β-内酰胺酶活性和提高blaA基因表达量来实现。更为可能的机制是，金属离子降低了细胞外膜通透性致使抗生素难以进入细胞周质空间，尽管外膜孔蛋白SO0312和SO3060的缺失并不影响Zn2+对细菌抗性的增强作用。此外，金属离子还能影响细菌对其它多种抗生素的敏感性。S.oneidensis blaA基因表达的调控　　 通过比较不同突变株中blaA基因启动子PblaA的活性和对氨苄青霉素的敏感性发现，BlaA表达的调控与已经系统研究的β-内酰胺酶AmpC（Citrobacterfreundii）的表达调控显著不同，但二者都与肽聚糖循环密切相关。与AmpC的表达调控正相反，S.oneidensis中通透酶AmpG的失活引起BlaA表达显著提高，使细菌对氨苄青霉素产生超强抗性。为了找出影响blaA表达的基因，构建了可以直接通过观察菌落颜色反映细胞中BlaA表达水平的菌株WT/P blaA-lacZ。以WT/P blaA-lacZ菌株为亲本，利用转座子随机突变技术筛选获得了9个blaA表达显著增强的突变株。经转座位点确定和序列比对分析发现，转座子插入位点主要集中于mrcA和忉C。mrcA和lppC分别编码高分子量青霉素结合蛋白PBP1a和外膜脂蛋白LppC，其中LppC与Escherichia coli的PBP1a伴侣蛋白LpoA具有很高的同源性。S.oneidensis中LppC很有可能与PBP1a形成复合体参与肽聚糖的合成。基于细胞不能同时缺失PBP1a-LpoA和PBP1b-LpoB，通过构建合成致死突变株，编码S.oneidensis的PBP1b-LpoB的基因被确定。进一步研究发现，S.oneidensis的PBP1a-LpoA和PBP1b-LpoB复合体的功能具有明显差异:PBP1a-LpoA复合体与细菌正常生长有关，更重要的是，这个复合体的缺失引起BlaA组成型高表达，使细菌对氨苄青霉素产生超强抗性;而PBP1b-LpoB复合体对细菌生长和氨苄青霉素抗性都没有影响。此外，由mrcA缺失引起的BlaA高表达与通透酶AmpG无关，表明诱导blaA表达的信号分子可能存在于细胞周质空间中。