核酸内切酶切割DNA阻止了金葡菌耐药性进行水平和垂直传播

  金葡菌为常见的致病菌之一，可导致皮肤感染，甚至可以引发死亡。在2004年，头孢西丁第一次被CLSI作为鉴定由mecA介导的金葡菌和凝固酶阴性的葡萄球菌的抗生素。而在2013年，苯唑西林依然是通过MIC方法检测金葡菌对苯唑西林敏感性，而不是使用纸片扩散法，但后来头孢西丁作为苯唑西林的替代药物，可以使用纸片扩散法和MIC方法进行药敏实验。

  在本实验中，我们前期通过BD PhoenixTM 微生物自动分析系统进行的所有的耐甲氧西林金葡菌(MRSA)的鉴定。然而，最初MIC值鉴定平板中只使用了苯唑西林进行MRSA分离株的鉴定，而没有使用头孢西丁。而后，又采用了同时含有苯唑西林和头孢西丁等两种抗生素的平板进行MRSA鉴定。对两次实验结果进行分析发现，部分菌株的耐药表型稍有不同。本研究旨在采用分子分型方法，探究携带mecA或mecC基因的菌株的流行病学特征。

  ATP依赖的核酸内切酶SauUSI可阻止金黄色葡萄球菌获得外源DNA(包括万古霉素耐药基因)。SauUSI的作用机制揭示了它在阻止金黄色葡萄球菌水平基因转移(HGT)中发挥重要作用。在本研究中，我们表征了SauUSI的生化和结构特征，揭示了在ATP存在的情况下，该酶可以切割具有单个或多个靶点的DNA。值得注意的是，在多个靶点的情况下，被两个靶点包围的整个DNA区域被SauUSI切割成更小的片段。SauUSI的晶体结构揭示了一个稳定的二聚体由核酸酶结构域连接在一起，以上核酸酶结构域在空间上排列以水解双链的磷酸二酯键。因此，二聚体SauUSI的结构有利于单位点或多位点DNA的切割。该结构也为SauUSI的目标识别分子基础提供了建议。我们的研究表明，目标识别通过解旋酶样ATP酶域激活ATP水解，而解旋酶ATP酶域为主动定向运动提供动力(置换)。我们提出，多个置换SauUSI分子与结合在目标位点的固定SauUSI分子的堆积催化随机双链断裂，从而导致DNA在两个目标位点之间的碎裂。通过粉碎外源DNA造成的广泛和不可修复的损伤使SauUSI成为对抗HGT的有效屏障。

  参考文献

  1. Tumuluri, V. S.; Rajgor, V.; Xu, S. Y.; Chouhan, O. P.; Saikrishnan, K., Mechanism of DNA cleavage by the endonuclease SauUSI: a major barrier to horizontal gene transfer and antibiotic resistance in Staphylococcus aureus. Nucleic Acids Res 2021, 49 (4), 2161-2178.