Piggybacking on Niche Adaptation Improves the Maintenance of Multidrug-Resistance Plasmids.
Piggybacking on Niche Adaptation Improves the Maintenance of Multidrug-Resistance Plasmids.
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DOI：
10.1093/molbev/msab091
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发表时间：
2021-07-29
影响因子：
10.7
通讯作者：
Johnsen PJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kloos J;Gama JA;Hegstad J;Samuelsen Ø;Johnsen PJ
质粒在细菌种群中的持久性代表了一个令人困惑的进化问题，由于它们在持续的抗生素耐药性危机中的作用，具有严重的临床意义。最近，在解决这个“质粒悖论”方面取得了重大进展，但主要是在非临床背景下。在这里，我们提出了一个额外的解释，在临床大肠杆菌菌株的多药耐药质粒的维护。在与肠外致病性大肠杆菌菌株共同进化两种编码对最后手段碳青霉烯类耐药的多药耐药质粒后，我们观察到全球调控系统CCR（碳分解代谢产物抑制）和ArcAB（有氧呼吸控制）中的染色体培养基适应性突变多效性改善了两种质粒的维持。从机制上讲，质粒基因表达的净下调降低了适应性成本。我们的研究结果表明，细菌生态位适应过程中的全球染色体转录重布线可能有助于质粒的维护。
The persistence of plasmids in bacterial populations represents a puzzling evolutionary problem with serious clinical implications due to their role in the ongoing antibiotic resistance crisis. Recently, major advancements have been made toward resolving this “plasmid paradox” but mainly in a nonclinical context. Here, we propose an additional explanation for the maintenance of multidrug‐resistance plasmids in clinical Escherichia coli strains. After coevolving two multidrug‐resistance plasmids encoding resistance to last resort carbapenems with an extraintestinal pathogenic E. coli strain, we observed that chromosomal media adaptive mutations in the global regulatory systems CCR (carbon catabolite repression) and ArcAB (aerobic respiration control) pleiotropically improved the maintenance of both plasmids. Mechanistically, a net downregulation of plasmid gene expression reduced the fitness cost. Our results suggest that global chromosomal transcriptional rewiring during bacterial niche adaptation may facilitate plasmid maintenance.
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