nature communications｜大肠杆菌中质粒介导的毒力与抗生素耐药性的协同进化

质粒是抗生素抗性基因扩散的主要载体，一些质粒同时携带增强宿主致病性的毒力基因。当抗性基因与毒力基因共存于同一质粒时，将形成高风险病原体——这类病原体既能引发严重疾病，又因多重耐药导致治疗受限。大肠杆菌素V（ColV）样质粒（ColVLPs）是肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）中常见的毒力质粒，可以引发人类与禽类感染。近日，昆士兰大学Minh-Duy Phan、Mark A. Schembri团队在nature communications上发表了题目为Convergence of plasmid-driven virulence and antibiotic resistance in Escherichia coli的研究成果。通过构建并分析ColVLP数据库，研究发现，ColVLPs可分为四个特征明显的亚群：各亚群不仅携带编码大肠杆菌素V/M的基因，也携带不同的毒力与抗性基因。其中，三个亚群对多类抗生素表现出中高水平耐药性。研究发现，ColVLP通过与其共存质粒重组获得包括最后防线药物黏菌素在内的广泛耐药谱。以强毒力ExPEC菌株中的pMS7163A质粒为例，研究证实，其编码的外膜蛋白酶毒力因子OmpTp能与染色体同源蛋白协同作用，增强细菌对人类抗菌肽LL-37（尿道表达的抗微生物肽）的抵抗能力。研究系统揭示了ColVLP作为高风险可移动遗传元件的特征，它们进一步加剧了肠外致病性大肠杆菌的临床威胁。

图1 233个ColV样质粒（ColVLPs）的系统发育树

图2 ColV样质粒（ColVLP）的共整合结构 

图3 基于100个序列型（ST）大肠杆菌草图基因组的ColV样质粒（ColVLPs）及其共存质粒

图4 ColV样质粒（ColVLP）携带的毒力基因

图5 肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）外膜蛋白OmpT的基因型与功能变异分析

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67202-9。