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黄霉素抑制耐药质粒接合转移的机制研究

批准号:
32102721
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘艺云
依托单位:
学科分类:
兽医药物学与毒理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘艺云

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
质粒为载体的接合转移 是导致耐药基因快速传播 的重要原因,抑制耐药质粒的接合转移将有助于控制耐药基因的传播 。本课题组前期研究发现抗菌促生长剂黄霉素可显著降低携带黏菌素耐药基因(mcr-1)质粒的接合转移频率(100-1000倍),且可降低接合转移调控系统相关基因的表达,然而其对不同耐药质粒接合转移的抑制效果及其作用机制尚不清楚。基于前期结果和相关研究,我们推测黄霉素破坏细胞间接合界面体系及接合转移系统功能,从而抑制质粒在细菌间的接合转移。本课题拟以各种耐药质粒为研究对象,通过接合试验研究黄霉素对不同耐药质粒接合转移的抑制效能;并通过气相质谱、扫描电镜、实时荧光定量PCR、基因敲除及回补试验等方法研究黄霉素对接合界面的影响和接合转移系统的调节作用,揭示黄霉素抑制耐药质粒接合转移的分子机制,为扩展黄霉素用途和接合抑制剂研发提供理论基础,对减缓和控制细菌耐药性的发展具有重要的科学意义。
英文摘要
Plasmid-mediated conjugation plays a so important part in rapid transmission of antibiotic resistance genes (ARGs) that inhibiting the conjugative transfer of resistant plasmids will help control the prevalence of ARGs. In our previous study, we found that flavomycin, an antimicrobial growth promoter, significantly inhibited the conjugation frequency of plasmids carrying mcr-1 (100-1000 times) and the expression of genes related to conjugation transfer regulatory system. However, the inhibitory effort of flavomycin on the transfer of different resistance plasmids and its mechanism are still unclear. Based on previous results and relative reports, we hypothesized that flavomycin can damage conjugation interface and the function of conjugation system, therefore inhibiting the transfer of plasmids between bacteria. In this study, we will evaluate the effort of flavomycin on inhibiting the transfer of various plasmids carrying different resistant genes by conjugation assay. In order to reveal its inhibitor mechanism, gas chromatography-mass spectrometry, scanning electron microscope, real-time PCR, genes knockout, complementation assays and other methods will be performed to analyze the effort of flavomycin on conjugation interface and conjugation transfer system. This study will provide theoretical basis for the development of flavomycin and conjugation inhibitors, which possess vital scientific significance for mitigating and controlling the spread of bacterial resistance.
抗菌药物在感染性疾病的治疗和畜牧业的健康发展中具有重要作用。目前,可供选择的有效抗菌药物逐渐减少,开发新型抗菌策略以应对复杂化的耐药细菌感染已成为亟待解决的科学问题。质粒等可移动遗传元件介导的耐药基因水平传播是推动耐药性发展的关键因素之一。抑制耐药质粒的接合转移被认为是控制耐药基因传播的重要策略,近年来,该领域的前沿研究集中于耐药质粒接合抑制剂及其作用机制的探索。.本项目以携带黏菌素耐药基因 mcr-1、β-内酰胺耐药基因 blaCTX-M 和碳青霉烯耐药基因 blaNDM 的多种耐药质粒为研究对象,系统评估黄霉素对不同耐药质粒接合频率的影响。通过体外接合实验发现,黄霉素可显著降低 mcr-1、blaNDM 和 blaCTX-M 阳性质粒的接合频率,且呈现浓度依赖性。对于 mcr-1 阳性质粒,黄霉素在低浓度(4 μg/mL 和 8 μg/mL)预处理时,能够完全抑制携带 mcr-1 的 IncX4(SHP23)和 IncI2(SHP45)质粒的接合转移。而对于 blaNDM 和 blaCTX-M 阳性质粒,其接合频率相比未处理组也发生显著性下降(大于10倍)。.转录组学分析显示,黄霉素显著抑制了细菌能量代谢相关基因(如 aceB、aceK、fumA 和 fumC)的表达,并显著降低细菌 ATP 水平,表明黄霉素通过抑制能量供应直接影响接合转移所需的能量,从而降低质粒接合转移频率。此外,黄霉素还影响了细菌精氨酸转运和合成相关基因(如 argABEGHIR、artI、artJ、artM、artP 和 artQ)的表达,导致细菌精氨酸耗竭。通过外源补充精氨酸,接合转移频率显著恢复,进一步验证了黄霉素通过降低精氨酸含量抑制耐药质粒接合转移的机制。进一步研究发现,黄霉素处理显著抑制了编码接合菌毛通道相关基因(如 traEJKL、pilS、pilR、pilP、pilQ 和 pilU)的表达,扫描电子显微镜观察表明,黄霉素处理后细菌失去了接合菌毛通道的形成能力,从而进一步降低了质粒的接合转移效率。.综上所述,本研究揭示了黄霉素通过抑制细菌能量供应、干扰精氨酸代谢及破坏接合菌毛形成,从而显著抑制耐药质粒接合转移的作用机制。研究成果为开发新型抗菌策略和控制耐药基因传播提供了重要理论依据和科学指导,具有重要的应用价值和研究意义。.
甲萘醌抑制耐药质粒接合转移的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    刘艺云
  • 依托单位:
国内基金
海外基金