细菌中获得并转移耐药基因—质粒概述

高淑娟 （山东省泰安市岱岳区畜牧兽医局 271000）

细菌中获得并转移耐药基因—质粒概述

高淑娟 （山东省泰安市岱岳区畜牧兽医局 271000）

细菌已在地球上存在了30亿年左右，变得擅于保护自己免受有毒化学物质的侵害。而抗生素在临床上使用已有70多年，目前耐药性问题成为了世界上严峻的问题之一，同时这也证明了细菌适应能力之强及传播速度之快。

细菌的耐药性机制有多种方式，包括：靶点保护，靶点替代，抗生素降解以及阻断胞内抗生素积累。耐药性的获得是在多种基因转移系统协助下完成的，耐药基因转移系统(如细菌接合质粒，转座元件和整合子系统)是将耐药基因从一个DNA系统转移到另一个，从一个细菌移动到另一个细菌，但是和基因的供体未必相关。要想阐明各种耐药机制就必须了解耐药基因获得。质粒作为抗性基因捕获和传播的载体在耐药性方面起着核心作用。

1 移动基因元件

移动基因元件分为两类：一类元件是可以从一个细菌转移到另一个细菌，包括抗性质粒和接合抗性转座子；另一类是在同一细胞内可以从一个基因位点移动到另一基因位点，包括抗性转座子、基因盒和ISCR促进的基因转移。质粒和接合转座子在细菌间的转移的机制中涉及到复制。

2 细菌质粒

（1）将很多基因从一个细菌转移到另一个细菌(称之为水平基因转移)的移动元件是质粒，即接合质粒，能够促进其自身转移以及其它质粒在细菌间的转移。质粒被认为是小的附属的非必须的基因，不提供细胞基本生长和繁殖所需的任何一组核心基因，而是携带了使细菌适应特殊环境状态的基因，例如能够在潜在的致死性抗生素存在的情况下生存和繁殖。因此，质粒携带了各种各样的基因，包括赋予抗生素抗性和对许多有毒重金属(如汞、镉和银)抗性的基因，编码增加细胞营养功能的酶基因，毒力决定因子(允许入侵和生存于动物系统)，增强修复DNA损伤的能力的功能基因(Stanisich, 1988)。（2）质粒编码的耐药性包括临床使用的大多数种类抗生素，并对很多一线治疗药物具有抗性，通常包括头孢菌素、氟喹诺酮类和氨基糖苷类。许多抗性质粒都是接合质粒，即编码促进细菌与细菌之间的DNA转移所必需的功能蛋白，尤其是其自身转移所必需的。在接合质粒的帮助下，共存于细菌中的其他质粒也是可移动的。因此接合质粒往往较大，30kb或更大，说明大量的DNA片段(20～30kb)用于编码质粒的接合功能，允许细菌与细菌之间偶联接合功能，特别是革兰氏阴性菌之间。这种偶联是由胞外丝状的性菌毛介导，像抓钩一样连接供体菌和受体菌，然后缩回到供体菌中以实现胞膜与胞膜接触，当DNA转移孔形成桥梁连接供受体菌之间细胞质(Wilkins, 1995)。接合是一种是供体菌和受体菌之间质粒的复制过程(Wilkins, 1995)。（3）接合质粒可以表现出广的或窄的宿主范围。对于后者，一般仅限于少数相近的细菌种属之间转移。广的宿主范围意味着元件能够在广泛的不同的细菌种属之间转移。确实，一些来自革兰氏阴性菌的宿主范围广的质粒似乎没有宿主限制，并且在试管中接合试验，已经显示能够转移到革兰氏阳菌和单细胞真核微生物如酵母中，但不能在其中生存(Thomas, 1989)。什么因素决定了质粒的宿主范围，这一问题尚未得到广泛的研究，但有一种可能性是这个决定因素说明了潜在受体菌表面受体的性质，是质粒特定的接合机制所需要的。如果潜在的受体菌缺乏这一结构，则质粒不会转移到其中。如果受体的分布具有限制性，则质粒将表现出窄的宿主范围。另一种可能性是尽管质粒的转移是成功的，但是受体菌不支持其复制。广宿主范围和窄宿主范围的质粒都是非常常见的。此外，多个质粒携带的情况并不少见。

事实上，质粒在目前研究的大多数细菌中都是很常见的，并识别出大量的移动遗传信息。因此质粒作为抗性基因捕获和传播的载体在耐药性方面起着核心作用。

[1] Bennett PM Genome plasticity: Insertion sequence elements, transpons and integrons and DNA rearrangements [J]. Methods in Molecular Biology, 2004, 266: 71-113.

[2] Charlebois RI. Organization of the Prokaryotic Genome. ASM Press: Washington, DC. 1999.

[3] Stanisich VA. Identification and Analysis of Plasmids at the Genetic Level. Methods in microbiology, 1988, 21: 11-47.

[4] Thomas CM. Promiscuous plasmids of Gram-negative bacteria [M]. Academic Press: London, 1989.

[5] Wilkins BM. Gene transfer by bacterial conjugation: diversity of systems and functional specifications [C]//SYMPOSIA-SOCIETY FOR GENERAL MICROBIOLOGY. Cambridge University Press, 1994, 1(52): 59-59.

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