多药耐药IncHI2型和IncHI5型质粒的测序及比较基因组学分析

摘要

近年来多重耐药菌株和泛耐药菌株层出不穷且播散速度快，进一步增加了临床感染性疾病治疗的困难。携带耐药基因的质粒所导致的水平基因传播在细菌耐药中起着重要的作用，耐药基因一般通过插入序列、整合子和转座子等移动元件进行水平转移，质粒可以介导耐药基因在不同的细菌个体间转移，而移动元件则只能介导耐药基因在细菌个体内的DNA分子间转移。IncHI质粒是肠杆菌科细菌对抗生素耐药的重要载体。IncHI型质粒先前根据研究的次序分为IncHI1、IncHI2和IncHI3。本研究中，根据代表性质粒的复制起始基因及骨架保守序列特征将IncHI质粒进一步分为五类亚组，增加IncHI4和IncHI5两个亚型。经分析显示每个亚型内质粒骨架区域序列均存在着很高的遗传保守性，同时，五类IncHI质粒均保留有接合转移区tra1和tra2，还有碲耐药基因簇ter;即便如此，五类IncHI亚型质粒之间还是存在着很大的差异。从中国三家教学医院临床病人分离出来的三株多重耐药菌:阴沟肠杆菌T5282，弗氏柠檬酸杆菌112298和解鸟氨酸拉乌尔菌YNKP001，分别得到了IncHI2型质粒pT5282-mphA、p112298-catA和IncHI5型质粒pYNKP001-dfrA;根据三个质粒的序列从全球核酸数据库中挑选出IncHI2型参考质粒R478和IncHI5型参考质粒pKOX_R1，并对该五个质粒序列进行精细的生物学信息分析及比较基因组学分析。序列分析显示整合子，转座子和以插入序列介导的移动元件等一系列插入区域分布在质粒骨架区的不同位置，而这些元件构建起来的多重耐药区里一般携带着三种及其三种以上不同的耐药基因，其种类包括氨基糖苷类抗性基因、氯霉素抗性基因、四环素抗性基因、β内酰胺类抗性基因、大环内酯类抗性基因、磺胺类抗性基因、喹诺酮抗性基因、利福平抗性基因、甲氧苄啶抗性基因、磷霉素抗性基因、季铵盐类抗性基因等。在了解多重耐药质粒结构的同时，发现并命名了一系列新的移动元件，包括7个转座子Tn6321、Tn6322、Tn6338-Tn6340、Tn6346和Tn6347;还有插入序列ISEcl6、ISCfr8-ISCfr11、ISKox1-ISKox3。自抗生素应用于临床感染性疾病的治疗，临床上不久便出现其相应耐药菌株，细菌在不同的抗生素选择压力及环境条件的变化下，使其快速获得并保留不同的抗性基因，并因此加速耐药菌株的持续扩散。本课题把目前出现具有代表性IncHI型质粒进行整理，重新定义划分标准，添加至5个亚型;精细分析呈现了多药耐药IncHI型质粒的特征性及多样性，揭示IncHI型质粒是临床分离菌多药耐药特征的重要载体，为肠杆菌科细菌性感染疾病的治疗提供分子依据，为临床上多药耐药肠杆菌科细菌的传播提供研究依据，以期预防或延缓细菌耐药发展的趋势。

目录

摘要

前言

1 质粒在细菌耐药中作用

2 耐药基因座位及移动元件

3 本研究的目的、意义

第一章 研究内容

1．1 实验材料

1．2 实验方法

第二章 结果

2．1 研究耐药菌株的筛查与鉴定

2．2 研究菌株质粒及其遗传背景初步分析

2．3 耐药质粒耐药基因分布及耐药机制研究

第三章 讨论

全文小结

参考文献

攻读学位期间成果

致谢

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