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IncFⅡs型质粒介导的肠炎沙门氏菌耐药与毒力基因杂合转移的分子特征与风险分析

批准号:
32072320
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周秀娟
依托单位:
学科分类:
食品安全与品质控制
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周秀娟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肠炎沙门氏菌是引发食物中毒的首要致病细菌。项目组前期发现IncFⅡs型质粒是介导肠炎沙门氏菌耐药基因转移的优势质粒,部分耐药模块伴有毒力基因的插入或融合。本项目将以76株携带IncFⅡs型质粒的多重耐药肠炎沙门氏菌为对象,通过测定质粒消除或接合前后菌株的耐药与毒力特征变化,来鉴定由耐药/毒力杂合型质粒介导的高毒耐药菌株;利用单分子测序技术与项目组前期开发的泛耐药基因分析软件PRAP,来解析质粒中耐药与毒力基因的杂合方式及其可移动元件的进化规律,并绘制它们的排布图谱;挑选具有代表性的杂合质粒携带菌株,测定在菌膜状态下,它们在体外鸡肠道模型中的转移频率与侵染特征,来进一步表征杂合质粒的转移风险;综合质粒消除或接合效率、杂合质粒的结构特点及质粒在肠道中的转移风险,从而初步揭示IncFⅡs型质粒介导的肠炎沙门氏菌耐药与毒力基因杂合转移的分子特征,为肠炎沙门氏菌高毒耐药株的防控提供新思路和新靶标。
英文摘要
Salmonella Enteritidis is an important pathogen causing food poisoning. In our previous studies, IncFⅡs type plasmids are the dominant plasmids that mediate the transfer of resistant genes in Salmonella Enteritidis, moreover, some resistant genes are usually accompanied by the insertion or fusion of virulence genes. In this study, we will focus on the molecular characteristics and risk analysis of horizontal transfer of hybrid resistance and virulence genes mediated by these IncFⅡs plasmids in Salmonella Enteritidis. Mutant strains including missing or only carrying of the IncFⅡs plasmid will be obtained by plasmid elimination or co-conjugation. Hypervirulent and resistance strains mediated by hybrid plasmids will be identified by testing the characteristics of resistance and virulence. The arrangement of resistant gens, virulence genes and the evolution of transferable elements in these IncFⅡs plasmids will be uncovered by single-molecule sequencing and the pan-drug resistance gene analysis software developed in our previous studies. Infection characteristics and transfer frequency in the chicken intestinal model of the representative strains will be determined under biofilm conditions, so as to further illustrate the risk of transfer and infection of these hybrid plasmids. The molecular characteristics of horizontal transfer of these hybrid resistance and virulence plasmids will be evaluated by the combined analysis of plasmid elimination or conjugation efficiency, structural features of plasmids, and the risk of plasmids transfer in the chicken intestine. All the results will provide novel ideas and targets for the prevention and control of the multidrug-resistant hypervirulent Salmonella Enteritidis strains.
肠炎沙门氏菌是引发食物中毒的首要致病细菌。项目组前期发现IncFⅡs型质粒是介导肠炎沙门氏菌耐药基因转移的优势质粒,部分耐药模块伴有毒力基因的插入或融合。经过4年的努力,本项目以191株耐药肠炎沙门氏菌(包含前期筛选的96株与新增的95株)为研究对象,通过分析IncFⅡs型质粒消除或转移前后菌株的耐药特征和毒力能力,发现质粒携带的耐药基因具有随机性和多样性,多个质粒的共消除或融合显著影响毒力能力(~20%,p<0.05)。利用单分子测序技术及项目组开发的泛耐药基因分析软件PRAP,深入解析8株代表菌中IncFⅡs型杂合质粒的融合方式和序列特征,发现在早期分离的菌株中耐药模块常以大片段形式插入毒力质粒,IncFⅡs常与同源的其他F型质粒融合;而在新增菌株中耐药与毒力质粒直接融合的形式尤为突出,融合质粒类型呈现多样化。融合过程显著提高杂合质粒的转移效率(由10⁻⁶提升至10⁻⁴),同时新的毒素-抗毒素系统的引入增强了杂合质粒的稳定性。在绘制杂合质粒可移动元件的排布图谱时,发现插入序列(IS26)介导的分子内倒位转座及相关转座酶的作用促进了耐药与毒力基因的聚集,IncI1等辅助质粒为融合过程提供了共轭元件。插入的序列主要来源于大肠杆菌属,表明耐药与毒力质粒的融合是属间遗传交流的重要形式,也是毒力质粒进化的新机制。以鸡肠道模型为基础,共评估了4株携带杂合质粒菌株在菌膜状态下的转移与感染风险,结果显示,鸡肠道中的共生大肠杆菌是沙门氏菌杂合质粒转移的主要受体菌;在菌膜状态下当IncFⅡs型质粒与其他F型质粒融合时(25%发生率),提升了细菌的侵袭力和转移能力(>12%,p<0.05)。综上,本项目揭秘了IncFⅡs型质粒介导的肠炎沙门氏菌耐药与毒力基因杂合转移的分子特征,评估了杂合质粒的肠道转移风险,为肠炎沙门氏菌高毒耐药株的防控提供靶标和思路。在项目实施期间,在项目资助下发表论文12篇(SCI论文6篇),其中项目主持人以第一或通讯作者发表论文10篇,培养研究生3名。
肠道微生态中沙门氏菌耐药毒力杂合质粒协同IS26的转移模式与风险分析
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    周秀娟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金