Page 29 - 南京医科大学学报自然科学版

第42卷第8期 支娅茹，张 莹，于鑫焱，等. 大肠杆菌J2_5的全基因组测序及比较基因组分析［J］.
2022年8月 南京医科大学学报（自然科学版），2022，42（08）：1065-1072，1079 ·1071 ·

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 基于 MLST 多位点序列分型，与 16 株大肠杆菌构建
了 系 统 发 育 树 。 结 果 显 示 ，该 菌 与 大 肠 杆 菌
MG1655和大肠杆菌BL21（DE3）亲缘关系较近。
产生 ESBL 的大肠杆菌菌株具有多重耐药性，
2 000 bp— 主要是因为 ESBL 耐药基因通常由质粒编码，这些
质粒还携带其他抗生素抗性基因，如氨基糖苷
1 000 bp—
750 bp— 类、氟喹诺酮类、氯霉素、磺胺类和四环素类耐药
500 bp—
基因 ［28］ 。对大肠杆菌J2_5的耐药基因进行预测，共
250 bp—
发现65个耐药基因，数量最多的为抗生素外排机制
100 bp—
基因（占比 68%）。外排机制的耐药基因可产生对
多种抗生素的耐药，如 marA 基因编码蛋白具有
M：DL2000 DNA Marker；1：PCR product by 3⁃1up/3⁃1down from
RND 外排泵功能，同时还能够降低抗生素通透性；
prophage YZ3；2：PCR product by 3⁃2up/3⁃2down from prophage YZ3；
marR、acrR 基因编码蛋白参与 RND 外排泵，同时还
3：PCR product by 3⁃3up/3⁃3down from prophage YZ3；4：PCR product
by 24⁃1up/24⁃1down from prophage YZ24；5：PCR product by 24⁃2up/24 能够改变抗生素靶点；evgA、evgS、H⁃NS 编码蛋白兼
⁃2down from prophage YZ24；6：PCR product by 24⁃3up/24⁃3down from 具 RND、MFS 2 种外排泵功能；soxR、TolC 编码蛋白
prophage YZ24；7：PCR product by 58 ⁃ 1up/58 ⁃ 1down from prophage
兼具 ABC、RND、MFS 3 种外排泵功能；soxS 编码蛋
YZ58；8：PCR product by 58⁃2up/58⁃2down from prophage YZ58；9：
白除了具有 ABC、RND、MFS 3 种外排泵功能，同时
PCR product by 58⁃3up/58⁃3down from prophage YZ58。
图4 对原噬菌体进行PCR鉴定电泳图谱 还能够降低抗生素通透性、改变抗生素靶点。这些
Figure 4 Identification of prophage by PCR 表明大肠杆菌 J2_5 一直处于高强度的抗生素选择
压力之下，加速其产生抗生素耐药性。已有报道，
题之一 。运用高通量测序技术和生物信息学分析 多种β⁃内酰胺酶基因可以在同一分离物中共存，而
［21］
相结合，可以一次性得到整个细菌基因组的信息 ， CTX⁃M+TEM 类型占50% ［29］ 。本研究中J2_5检出携
［22］
同时可检出病原体型别、毒力基因和耐药基因，该 带有CTX⁃M⁃65、TEM⁃1 2种ESBL编码基因，结果与
技术在微生物检验领域有重要应用前景 ［23］ ，有助于 报道一致。J2_5携带多种耐药基因，提示临床需要
耐药菌感染的临床诊断和治疗，以及研究设计新的 重视目前耐药现状，合理使用抗生素，尽可能降低
药物和疫苗等。本研究新鉴定了一株临床多耐药 ESBL耐药菌的产生和传播。
大肠杆菌J2_5，通过高通量测序技术获得了J2_5的 菌毛是肠外感染中的定植因素，与生物膜形成
全基因组序列。运用多种生物信息学分析方法，对 相关，如 P 菌毛及其相关蛋白是肠外感染中的定植
其编码基因进行了分析预测，得到基因注释结果， 因子，能刺激 T 淋巴细胞产生细胞因子 ［30］ 。J2_5共
共编码4 609个基因。 携带 40 个毒力基因，其中携带的 P 菌毛相关基因
MLST 是一种经典的细菌基因分型技术，用于 （papA、papC、papD）可能是其产生致病性的主要因
识别细菌不同克隆间的关系 ［24］ ，广泛应用于监测爆 素之一。
发感染的病原菌 ［25］ 。随着全基因组测序技术的发 原噬菌体是可移动的遗传元件，可以将抗生素
展，大量参考菌株的全基因组已被测序，例如已得 抗性基因（ARG） 、毒力因子 ［32］ 等部分遗传物质传
［31］
到大肠杆菌 MG1655 和导致肠道感染的致病菌株 递给细菌宿主，导致细菌产生遗传多样性和获得新
O157：H7的全基因组序列，另外还有至少20种大肠 的毒力因子（如黏附素或毒素），进而导致新病原体
杆菌菌株的完整基因组序列已被测定 ［24，26］ 。已获得 的出现 ［33］ 。本研究在 J2_5 基因组中鉴定到了与大
的大肠杆菌全基因组序列中包括了 7 个管家基因， 肠杆菌MG1655携带不同的前噬菌体。在噬菌体相
基于确定所选管家基因序列和菌株的等位基因类 关区域存在 1 个毒力基因 aatA，并且该噬菌体还携
型，使用 MLST 网上工具就能直接获得目标菌株的 带有长度为278 bp的整合酶基因，提示该毒力基因
［27］
序列类型（ST） 。此外，MLST 序列分型还能准确 可能通过可移动遗传元件在菌株间传播。
地探索大肠杆菌物种的系统发育结构。本研究对 综上所述，本研究使用全基因组测序技术及生
大肠杆菌 J2_5 进行基因组测序后，得到 7 个管家基 物信息学分析技术，不仅深入分析了J2_5菌株的整
因序列，分析序列类型，得到其 ST 型为 ST2491，并 体基因组成及蛋白功能，还发现了J2_5携带了大量