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mLife | 插入序列介导的基因扩增如何助力鲍曼不动杆菌适应宿主

已有 513 次阅读 2026-10-12 21:37 |系统分类:论文交流

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中国科学院微生物研究所冯婕研究员团队发表的文章“ISAba1-mediated crp-osmC amplification enhances host-associated fitness in Acinetobacter baumannii”已在mLife正式上线。研究团队通过大规模基因组分析和体内外实验,发现ISAba1介导的crp-osmC基因簇扩增可显著增强鲍曼不动杆菌的生长竞争力和宿主体内定植能力,并揭示其宿主适应与抗生素耐受之间的适应性权衡。

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鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是全球重要的医院感染病原菌,其突出特点不仅在于多重耐药,还在于能够快速适应医院环境和宿主体内复杂的生存压力。插入序列等可移动遗传元件能够通过促进基因组重排和拷贝数变化推动细菌快速进化,但此类机制是否也参与鲍曼不动杆菌的宿主适应,此前尚缺乏系统研究。

研究团队首先分析了582株鲍曼不动杆菌的完整基因组,发现ISAba1是最常参与基因扩增事件的插入序列。除经典耐药基因外,一个两侧由ISAba1夹着的crp-osmC基因簇是第二常见的扩增单元,并被命名为复合转座子Tn7691。进一步扩展至7490个鲍曼不动杆菌基因组后发现,Tn7691及其扩增事件几乎集中在全球流行的高风险克隆ST2及其单基因座变异型,提示这一遗传事件可能与ST2菌株的临床适应密切相关。

为了验证其生物学作用,研究人员在鲍曼不动杆菌中模拟增加crp-osmC拷贝数。结果显示,基因簇扩增后的菌株在体外具有明显的竞争优势,在小鼠肺部感染和肠道定植模型中也能够更有效地竞争并定植;与此同时,其在小鼠血清中的存活能力显著提高,表明crp-osmC扩增能够增强细菌的宿主相关适应性。

转录组分析进一步揭示了这一表型背后的潜在机制。crp-osmC扩增促进了与苯丙氨酸代谢、铁载体生物合成和硫代谢等通路相关基因的表达,从而可能帮助细菌拓宽对碳源的利用范围,并增强在宿主营养限制条件下的铁获取能力和代谢灵活性。其中,CRP蛋白可直接结合铁载体合成相关bas基因簇的启动子,提示其能够参与营养获取网络的转录调控。

有趣的是,这种宿主适应优势并非“没有代价”。crp-osmC扩增同时下调多种菌毛和生物膜相关基因,使生物膜形成能力下降;此外,扩增菌株对多类抗生素的敏感性反而增加。

该研究揭示了ISAba1介导的基因扩增不仅能够推动耐药基因演化,还可以直接塑造病原菌的宿主适应性,为理解全球流行的ST2鲍曼不动杆菌的进化成功提供了新的遗传学视角。未来,还需进一步明确这一调控网络在临床菌株和真实感染环境中的作用,以及crp-osmC扩增导致抗生素敏感性变化的具体分子机制。

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Figure 1. Increased crp-osmC copy number enhances competitive fitness, host colonization, and serum survival in Acinetobacter baumannii.

引用本论文:

Wei D-W, Huang J, Fang H, Wang X, Zhang G, Wang C, et al. ISAba1-mediated crp-osmC amplification enhances host-associated fitness in Acinetobacter baumannii. mLife. 2026; 1–15. 

原文链接:https://doi.org/10.1002/mlf2.70105

第一作者

魏大伟  博士

作者单位:中国科学院微生物研究所

作者简介:博士。主要从事细菌耐药机制研究,重点关注插入序列介导的耐药基因移动与细菌基因组可塑性。

通讯作者

宋宇琴  博士

作者单位:中国科学院微生物研究所

作者简介:博士。主要从事细菌流行病学及病原菌耐药与毒力研究。

通讯作者

冯婕  研究员

作者单位:中国科学院微生物研究所

作者简介:博士生导师,研究员。主要从事病原细菌多重耐药机制与噬菌体防治策略研究。

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mLife

期刊简介

mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办(中国微生物学会为合作单位)的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊。mLife瞄准全球微生物学领域高水平科研成果和前沿进展,报道内容覆盖微生物学各个学科。mLife的办刊目标是打造微生物学领域综合性国际旗舰期刊。目前,mLife已被国内外重要数据库ESCI、PubMed、Scopus、CSCD、DOAJ、CAS、中国科技核心期刊等收录。mLife 2025年度JCR影响因子为6.7,位于微生物学科Q1区。

期刊网站:

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https://wileyonlinelibrary.com/journal/mLife

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