CC1耐甲氧西林金黄色葡萄球菌基因组岛上发现新型磷霉素抗性基因fosY

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来源：杨小鹃

2024-07-26 09:45:18

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核心提示：研究强调了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分离株中耐药基因的遗传监测的重要性。

　　磷霉素作为一种治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的联合疗法受到关注。因此，检测金黄色葡萄球菌中新的磷霉素耐药机制非常重要。在此，测定了耐CC1甲氧西林金黄色葡萄球菌中磷霉素的最低抑制浓度(MIC)。使用泛基因组分析和比较基因组学分析CC1 MRSA。通过将目标基因克隆到pTXΔ以验证其功能。构建系统发育树以确定金黄色葡萄球菌CC1菌株的聚类。研究者鉴定了一个新的基因，命名为fosY，它赋予金黄色葡萄球菌磷霉素抗性。FosY蛋白推测是一种杆菌硫醇转移酶，与FosB和FosD分别具有65.9–77.5%的氨基酸相似性。通过将其克隆到pTXΔ，pTX-fosY转化子的磷霉素MIC增加了16倍。生物信息学分析表明，fosY位于一个新的基因组岛，命名为RIfosY(“携带fosY的抗性岛”)，该岛起源于其他物种。ST1 MRSA的全球系统发育树显示了这个fosY阳性的ST1克隆，起源于同一分支的不同区域。fos家族中的新耐药基因fosY和基因组岛RIfosY可以促进跨物种基因转移，并赋予CC1 MRSA耐药性，导致临床治疗失败。研究强调了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分离株中耐药基因的遗传监测的重要性。

　　磷霉素通过干扰肽聚糖合成的第一步，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都表现出广谱活性。近年来，磷霉素与其他抗生素联合用于治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染。编码磷霉素转运蛋白(如glpT和uphT)或靶酶MurA的基因突变以及磷霉素修饰酶的获得是磷霉素抗性的两个主要机制。灭活磷霉素的主要酶包括三种不同底物的金属酶和两种激酶。在低GC革兰氏阳性细菌中，磷霉素修饰酶催化杆菌醇和磷霉素之间的反应。迄今为止，已在葡萄球菌中鉴定出两个编码杆菌醇转移酶的基因fosB和fosD。fosB于1990年首次在表皮葡萄球菌的质粒中发现，后来在金黄色葡萄球菌中发现。fosD位于金黄色葡萄球菌质粒中，与MRSA菌株携带的磷霉素耐药基因fosB具有78.9%的核苷酸和74.1%的氨基酸序列相似性。

　　fosY的发现：基于2015-2017一项多中心前瞻性金黄色葡萄球菌流行情况研究，在CA-MRSA克隆CC1中发现各别菌株磷霉素MIC较其他菌株高4-32倍。通过全基因组关联分析(GWAS)在其中四株菌株中鉴定出一个新型fos基因——命名为fosY。

图1： fosY基因在进化树上和fosB、 fosD相近，是另一种杆菌硫醇转移酶

　　fosY功能的验证：通过分子克隆和药物敏感性研究，确认MRSA中新型磷霉素耐药基因fosY能降低细菌对磷霉素的敏感性。

图2：携带fosY的基因组岛（RIfosY）与其他序列的比较示意图

　　fosY的基因环境分析：通过nanopore测序及比较基因组学分析得出fosY基因位于新型基因组岛RIfosY，该基因组岛RIfosY 整合于染色体的radC基因中。 RIfosY同时携带砷抗性操纵子。 RIfosY与畜牧业常见菌株溶血葡萄球菌和微球菌的序列相近。该基因组岛可能由这些细菌的种间重排进化而来，后整合至CC1 MRSA中。