整合子_基因盒系统与细菌耐药机制的研究进展_李鲁明
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阴沟肠杆菌耐药机制的研究进展
刘军;李国明
【期刊名称】《国外医药(抗生素分册)》
【年(卷),期】2009(030)002
【摘要】阴沟肠杆菌耐药机制主要包括产生β-内酰胺酶、qnr基因介导耐药、整合子、主动外排泵系统作用、药物作用靶位的改变、外膜通透性改变等.阴沟肠杆菌耐药机制的研究对于控制耐药菌的播散和合理使用抗生素都具有重要的意义.【总页数】6页(P49-53,75)
【作者】刘军;李国明
【作者单位】广东医学院微生物学教研室,湛江,524023;广东医学院微生物学教研室,湛江,524023
【正文语种】中文
【中图分类】Q939.92
【相关文献】
1.耐碳青霉烯类阴沟肠杆菌的耐药机制及临床感染分析 [J], 张丽琴;管海宁;肖作淼;刘聪;肖九长;邹淑慧
2.阴沟肠杆菌耐药机制的研究进展 [J], 陈晓玲
3.阴沟肠杆菌感染与耐药机制的研究进展 [J], 冯婷婷;王佳贺
4.阴沟肠杆菌耐药机制的最新研究进展 [J], 李爱民;刘又宁
5.阴沟肠杆菌对碳青霉烯类药物的耐药机制 [J], 刘丽娟;王学;姜梅杰;赵书平;任玉国
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细菌整合子与移动性基因盒的研究进展
刘云英;严杰;陆淼泉
【期刊名称】《微生物与感染》
【年(卷),期】2005(028)002
【摘要】整合子是由整合酶基因、基因盒和基因盒附着位点三者组成的遗传元件.在整合酶介导下,整合子通过位点特异的重组系统获取并交换外源DNA(基因盒),即将基因盒整合到整合子上或将之从整合子上剪切下来,但是整合子本身不能够移动.本文综述了国外近年来关于整合子与基因盒的结构特征及其分类的研究近况,对了解整合子及与之密切相关的移动性基因盒在细菌的多重耐药和毒力研究中,尤其是在适应选择性压力下细菌基因组进化中的作用具有重要的意义.
【总页数】4页(P22-25)
【作者】刘云英;严杰;陆淼泉
【作者单位】浙江大学医学院病原生物学教研室;浙江大学医学院病原生物学教研室;浙江大学医学院病原生物学教研室
【正文语种】中文
【中图分类】R3
【相关文献】
1.细菌基因盒-整合子系统与细菌耐药性 [J], 王丽平;陆承平;唐家琪
2.基因盒-整合子系统介导细菌多重耐药的研究进展 [J], 吴志鹃;黄永茂
3.细菌基因盒—整合子系统研究进展 [J], 卓超
4.整合子-基因盒系统与细菌多重耐药研究进展 [J], 蒋宏;刘继芬;刘蓉
5.细菌基因盒-整合子系统研究进展 [J], 魏述永;吴邓红;刘世东
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细菌的基因转移及耐药机制细菌是一类极小的微生物体,但是它们具有极强的适应性,能够在不同的环境中生存繁殖,某些细菌还具有耐药性,这给人类的医学治疗带来了巨大的挑战。
然而,许多人并不知道,耐药性是如何产生的,而产生这种现象的主要原因是细菌基因转移。
下面我们将详细解释这个机制。
一、细菌的基因转移是如何进行的?细菌的基因转移主要有三种方式:转化、转导和共轭。
转化是指细菌通过吞噬周围的广谱DNA,使其内部具备这些外来DNA 所编码的特殊性质。
转导是指细菌通过病毒介导的基因传递,使其携带的质粒内部具备所需要的耐药基因。
而共轭则是细菌通过质粒介导的基因传递,使其内部具备所需要的耐药基因。
细菌的基因转移还有一种特殊的形式,叫做转位子重组。
这是细菌通过导入转位子,在本身的基因组内自由重组,使其内部的基因分布发生变化。
二、细菌的基因转移能够带来什么变化?细菌的基因转移极大的丰富了微生物的基因库,使其在不同生长过程中具有不同的特殊性质。
耐药菌就是基于这样的基因转移,其抗菌药物的耐受性也由此而来。
不仅如此,在菌落的形成上,细菌的基因转移也扮演着非常重要的角色,在大多数情况下,一个细菌菌落的形成,需要集合不同的细菌以形成一个微生物的集合体。
三、细菌基因转移的耐药机制是什么?随着人类对抗菌药物的广泛应用,一些细菌在抗菌药物压力下逐渐发生了变化,这种变化称为耐药现象。
细菌的基因转移是耐药机制的主要形式,这导致一些细菌暴露在抗菌药物的环境中,也不能被杀死。
除此之外,一些细菌在特殊的环境下,还可以通过获得新的基因,来实现更全面的耐药特性。
比如肺炎球菌现在已经出现了新的耐药性,曾经有效的抗菌药物现在在对抗这种新肺炎球菌时,已经失去了有效的作用。
细菌的基因转移和耐药机制,对人类的健康构成了重大威胁,因此我们需要加强对这方面知识的探索,寻找和开发新的抗菌药物,以保障公共卫生的安全。
细菌整合子检测方法研究进展
郝佳慧;杨泽华
【期刊名称】《检验医学》
【年(卷),期】2022(37)9
【摘要】细菌整合子具有独特的结构,能够捕获和表达外源基因,通过转座子和质粒可以在细菌间水平传播。
多重耐药细菌的出现是临床抗感染治疗面临的巨大挑战,
而耐药细菌多携带整合子。
因此,整合子的早期检测对尽早判断细菌耐药非常重要。
目前,检测细菌整合子的方法主要是基于整合子的整合酶及其基因盒。
文章对基于
聚合酶链反应(PCR)的各种检测方法和环介导等温扩增(LAMP)、宏基因组测序(mNGS)、基因芯片等细菌整合子检测方法,以及各种检测方法的原理和特点进行介绍,并比较每种方法的优缺点,帮助临床实验室选择更适合的检测方法,及时了解细菌携带整合子的情况,尽早确定细菌耐药特点,为临床诊治提供参考。
【总页数】5页(P887-891)
【作者】郝佳慧;杨泽华
【作者单位】山西医科大学第一临床医学院;山西医科大学第一医院检验科
【正文语种】中文
【中图分类】R446.5
【相关文献】
1.G6PD缺乏症杂合子检测方法的研究进展
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5.细菌耐药性及耐药基因检测技术和方法的研究进展
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基因盒-整合子系统介导的细菌多重耐药性
丁良君;张秀英;付锐;崔晓文
【期刊名称】《中国兽药杂志》
【年(卷),期】2006(40)3
【摘要】细菌多重耐药性的传播和扩散变得越来越严重,给临床治疗带来诸多困难,使得抗菌药物在兽医临床上的应用引起很大的争议.细菌可通过多种方式逃避抗菌药物的治疗,最主要的是从外源获得耐药基因,基因盒-整合子系统是近年来的研究热点,细菌通过整合子系统捕获外来的耐药基因,并在位于整合子上游的启动子的作用下得到表达,使细菌具有耐药及多重耐药性.本文主要对基因盒-整合子系统的耐药机制进行探讨.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】丁良君;张秀英;付锐;崔晓文
【作者单位】东北农业大学动物医学院,黑龙江,哈尔滨,150030;东北农业大学动物医学院,黑龙江,哈尔滨,150030;伊春市金山屯区林业医院,黑龙江伊春,150026;东北农业大学动物医学院,黑龙江,哈尔滨,150030
【正文语种】中文
【中图分类】Q933
【相关文献】
1.整合子-基因盒系统介导的细菌多重耐药新进展 [J], 吕小林;曹先伟;廖晚珍
2.细菌基因盒-整合子系统与细菌耐药性 [J], 王丽平;陆承平;唐家琪
3.基因盒-整合子系统介导细菌多重耐药的研究进展 [J], 吴志鹃;黄永茂
4.基因盒-整合子系统与细菌的耐药性 [J], 张洪;邵世和
5.基因盒-整合子系统与细菌耐药性 [J], 李咏梅;王冰梅;陈曦
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整合子系统与志贺菌耐药
王俊
【期刊名称】《国外医药(抗生素分册)》
【年(卷),期】2010(031)004
【摘要】志贺菌是导致人类腹泻的常见致病菌之一.在抗生素选择压力下,耐药菌株不断出现,并呈多重耐药趋势.具有整合及表达外源耐药基因的整合子系统作为一种新的耐药机制越来越受到人们的关注.最近研究表明,1、2类整合子与志贺菌耐药密切相关.本文就整合子系统结构、分类及与志贺菌耐药相关性进行综述.
【总页数】4页(P175-178)
【作者】王俊
【作者单位】天津医科大学第二附属医院感染性疾病研究所,天津300211
【正文语种】中文
【中图分类】R379
【相关文献】
1.志贺菌属整合子系统研究进展 [J], 梁蓓蓓;邱少富;宋宏彬;任玉红
2.临床分离志贺菌耐药性分析及1类整合子的检测 [J], 潘亚超;刘艳艳;朱玉林;胡立芬;程君;叶英;李家斌
3.159株志贺菌耐药及非典型1类整合子基因盒携带情况分析 [J], 刘奉云;王俊;董丽娟;吴晓妹;祁伟
4.志贺菌1、2类整合子及ISCR1携带情况与耐药性的关系 [J], 董利娟;杨贤;王俊;
祁伟;吕星;梁帆
5.基因盒-整合子系统与志贺菌耐药 [J], 郑晓燕;温艳;阴赪宏;王婧
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新型细菌耐药元件——整合子系统李彦媚;赵喜红;徐泽智;徐振波【摘要】已有证据表明整合子系统是微生物中主要的耐药机制,由其介导的细菌耐药是细菌发生水平基因转移和产生耐药机制的主要的途径.目前知道的整合子可分为两类:传统的整合子和超级整合子;前者的基因盒可编码一种或多种耐抗生素和消毒剂,存在于转座子、质粒和细菌染色体;而后者的基因盒编码了很多不同的功能,它们只在细菌的染色体上存在,有的可以同时携带一百多个基因盒;目前只在特定菌株中发现超级整合子.研究表明,整合子上的基因盒可能最初都来之于超级整合子.本文就整合子的结构、分布、起源及它对基因进化产生的影响等几个方面的研究进展进行讨论.%Evidence had proved that integron play a key role in the antibiotic gene transfer via bacteria. Integrons are classified into 2 groups: Resistance integron and super integron. Resistance integrons are able to encode genes which are resistant to single or multiple antibiotics, and are usually detected on transposon, plasmid or chromosome. Super integron is able to carry as many as hundreds of gene cassettes, which encoded genes showing many functions. As some studies showed, super integron may be the origin of all integron. This article aims at reviewing the structure, occurrence, origin and its influence on genome evolution of integron system.【期刊名称】《中国抗生素杂志》【年(卷),期】2012(037)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】整合子;整合酶;基因盒;超级整合子【作者】李彦媚;赵喜红;徐泽智;徐振波【作者单位】广州市妇女儿童医疗中心,广州510623;武汉工程大学,武汉430073;南海水产研究所,广州510300;华南理工大学轻工与食品学院,广州510640;美国马里兰大学微生物病理系,巴尔的摩21201【正文语种】中文【中图分类】Q-1抗生素滥用成为重要的食品安全问题,而其带来的最严重后果,则是细菌耐药性的出现。
作者简介:李鲁明(1960-),男,主任医师,研究方向:心血管疾病发病机制及相关诊断与治疗,Email:lilum-ing1960@sohu.com通讯作者:李鲁明
·综述·整合子-基因盒系统与细菌耐药机制的研究进展
李鲁明,袁晓燕,王明义,王红军,李芹,朱亚梅大连医科大学附属威海市立医院,山东威海264200
摘要:大量研究表明整合子—基因盒系统是微生物耐药的主要机制,由其介导的耐药基因水平转移是细菌耐药机制产生的主要途径。已知的整合子被分为两大类:传统的整合子和超级整合子。前者存在于转座子、质粒和细菌染色体,其基因盒编码产物可使细菌耐受一种或多种抗菌药物及消毒剂;而后者则只存在于细菌的染色体上,它携带的基因盒更多,且其编码产物则更加复杂,目前只在特定菌株中发现超级整合子。本文就整合子的结构、分布、检测及它对细菌耐药性的影响等几个方面的研究进展进行讨论。关键词:整合子;基因盒;抗菌药物耐药中图分类号:R446.5文献标志码:A文章编号:1005-376X(2014)02-0246-03DOI编码:10.13381/j.cnki.cjm.201402033
Theintegron-genecassettesystemandthemechanismofbacterialdrugresistance:researchprogressLILu-ming,YUANXiao-yan,WANGMing-yi,WANGHong-jun,LIQin,ZHUYA-meiWeihaiMunicipalHospitalAffiliatedtoDalianMedicalUniversity,Weihai264200,ChinaCorrespondingauthor:LILu-ming,Email:liluming1960@sohu.comAbstract:Lotsofresearcheshadprovedthatintegronsplayakeyroleintheantibioticgenetransferamongbacteri-a.Integronsareclassifiedinto2groups:resistanceintegronsandsuperintegrons.Theresistanceintegronsareusu-allydetectedintransposons,plasmidsorchromosomesandabletoencodegeneswhichareresistanttosingleormultipleantibiotics.Thesuperintegronsareabletocarryasmanyashundredsofgenecassettes,whichencodegenesshowingmanyfunctions.Thisarticleaimsatreviewingthestructure,occurrence,detectionoftheintegronsandtheirinfluenceondrugresistance.Keywords:Integron;Genecassette;Drugresistance
1989年Strokes和Hall[1]首次提出了整合子的概念,即一个含有位点特异重组系统和基因盒的天然克隆和表达系统,并根据其编码的整合酶的不同而进一步分型。目前已经发现了多种整合酶基因,整合子在介导和传播细菌耐药性以及细菌基因组进化方面发挥着重要作用[2,3]。1整合子的分类根据保守区所编码整合酶基因的不同,可将整合子分为6大类。其中有5种类型的整合子含有抗
菌药物耐药基因盒[4],但与临床细菌耐药性密切相关的整合子主要为I类、II类和III类。I类整合子在转座子(如Tn21)、质粒以及细菌染色体上均有被发现,其结构类似于缺陷型转座子或转座子的残基,I类整合子在临床革兰阴性菌株中的流行最为广泛[5]。II类整合子位于转座子Tn7及其衍生物上,
其整合酶基因intI2是缺陷型的intI1。II类整合子3'保守区含有5个tns基因可协助转座子的移动,目前仅发现很少的几种基因盒存在于该类整合子上[6]。
III类整合子可能是转座子的一部分,与转座子
Tn402密切相关,其整合酶基因intI3与intI1有
59%的同源性。III类整合子的特征是其两侧为一对
642中国微生态学杂志2014年2月第26卷第2期
ChineseJournalofMicroecology,Feb.2014,Vol.26No.2反向重复序列[7]。IV类整合子又被称为超整合子,最初在90年代末由Mazel等在霍乱弧菌中发现,其主要功能是一些编码适应性功能的基因[8~10]。2整合子的结构整合子一般由两端高度保守的核心区序列(5'CS和3'CS)和一段高度可变的结构区构成。保守区含有一个可编码整合酶的开放阅读框,可变区则含有数量不等的耐药基因[11]。各型整合子保守区序列基本类似,但某些复杂型如I类整合子可含有两个3'CS端。另外还发现了杂合型的整合子,如II类整合子3'CS端可为I类整合子3'CS端的结构[12]。可变区带有不同数量和功能的基因盒,但可变区并不是整合子的必备结构,有的整合子在5'CS和3'CS之间并没有基因盒的插入。3整合子中基因盒的结构、移动与表达基因盒是一种可移动性基因元件,大小一般为500~1000bp。能以环状形式独立存在,也可整合入整合子中而成为整合子结构的一部分。基因盒由单一基因(结构基因)和一个整合位点attC组成。attC位点的长度为57~141bp,是一个不完全的反向重复序列,并含有可被整合酶识别的特异性整合位点。基因盒是可移动元件,但不同于转座子。基因盒的整合和切除是通过位点特异重组机制发生的,在其整合过程中游离的环状基因盒首先线性化,然后与整合子内部的重组位点发生位点特异重组。通常在非特异位点整合的基因盒不能被切除下来,使此类整合发生的频率很低,但在质粒和细菌基因组的进化中却起着十分重要的作用,因为一旦在非特异位点整合上的基因盒,细菌将永久获得该基因。基因盒只有在整合子中才能被转录[13],但现已知的绝大多数基因盒都不含启动子,所以基因盒的转录应该是从整合子的启动子开始的[14]。基因盒按与编码区相同的方向插入整合子中,使得其中的基因从启动子开始转录。基因盒的表达水平不仅依赖于启动子的强弱,而且与启动子的距离有关。同事存在于质粒上的整合子的表达,还与质粒的拷贝数有关。I类整合子的启动子有四种类型,其活性相差达20倍,最强的启动子与大肠杆菌启动子活性相当或更强[15]。在抗菌药物的选择压力下,位于3'端编码相应耐药性的基因盒能通过整合酶的作用进行重新排列,使其更接近启动子以提高表达效率[16]。但当基因盒整合在非特异位点时,由于没有启动子的存在,基因盒内的基因将沉默而不被表达。4整合子的检测
目前主要通过分子生物技术检测细菌中的整合子,通常利用以下两大技术:(1)核酸杂交法:根据I类整合子两端保守序列设计探针,对质粒和染色体DNA进行核酸杂交检测整合子,此外可利用基因盒探针检测其中的基因盒种类。(2)PCR检测法:应用最广泛的检测方法。根据I类整合子两端保守序列及耐药基因序列设计引物,通过PCR扩增检测整合子和基因盒,随后对PCR产物进行序列分析。此外也有报道表明可以通过荧光定量PCR检测整合子[17]。
5整合子与临床耐药
大量研究表明整合子在多种临床耐药菌中广泛存在,其携带的基因盒编码的耐药基因产物几乎能耐受目前临床上所有的抗菌药物。整合子多位于转座子和质粒等可移动基因元件上,这势必加快耐药基因在细菌中的播散。同时基因盒一般整合到整合子的特异位点,但在非特异位点也有基因盒的发现。基因盒可以从整合子上切除,以游离的环状分子形式存在,这可能在基因盒的传播中起着重要作用。在革兰阴性杆菌临床分离株中,仅13%的菌株携带有整合子。在临床分离的革兰阴性耐药菌株中整合子的出现频率可高于50%。这些整合子中I类整合子占绝大部分,且有多种整合子同时共存的现象。另外被整合的耐药基因盒不仅仅出现在革兰阴性菌中,在革兰阳性菌中也有发现,且同一血清型细菌中可同时存在多种整合子。有研究分析整合子阳性菌株对?-内酰胺类、氨基糖苷类、单酰胺菌素和喹诺酮类抗菌药物的耐药率,比整合子阴性菌株的耐药率更高[18]。
整合子在耐药基因的传播中起着重要作用,整合子具有捕获和贮存外源基因的能力,多重耐药整合子可含多达7种基因盒,使得耐药菌株的数量和细菌耐受抗菌药物的种类迅速增多。在非抗菌药物选择性环境下的革兰阴性菌中为10%~20%[19],在没有抗菌药物选择压力的自然环境下,整合子的检出率很低,并且一半以上的整合子中不携带耐药基因盒。RosserSJ等[20]研究了从水生植物的自然生长环境中筛选出的85株带I类整合子的革兰阴性杆菌,发现其整合子中很少有抗菌药物耐药基因盒存在。从而推测整合子的出现及耐药基因盒的捕获,与抗菌药物选择性压力有关。
6整合子的研究发展方向
整合子和耐药基因盒的发现使部分细菌耐药基
742中国微生态学杂志2014年2月第26卷第2期
ChineseJournalofMicroecology,Feb.2014,Vol.26No.2因的传播及扩散现象得以合理解释,也同时为细菌耐药的研究指明了新的方向,未来的研究将涉及以下几个方面:(1)细菌进化:基因盒的起源及其在细菌进化中的作用;现有的开放读码框能否在相应的选择压力下构建成新的基因盒;新基因盒资源能否编码细菌的多种适应功能,以期增强其生存能力。以上的研究将为明确细菌进化及整合子起源等相关的基础研究提供理论依据。(2)整合子与耐药及整合子实验室检测:整合酶种类与细菌种类之间关系;除了耐药基因外,整合子中是否有其他基因存在于基因盒中;不同整合子整合耐药基因盒的种类;整合子的产生与相应抗菌药物选择性压力间的关系;建立快速、廉价、可供临床实验室常规开展的整合子检测方案。以上研究将为临床诊断和阻断细菌耐药性的传播提供依据。(3)整合子相关的新药开发:开发降低启动子活性整合酶的抑制剂;通过插入碱基造成启动子位点突变;降低启动子的活性并同时弱化整合位点的结合强度。以上研究将可以为新药的开发提供理论依据。整合子-基因盒系统尤其是I类整合子介导的耐药基因的水平转移,可导致耐药基因在细菌种内或种间传播,并引起临床致感染菌耐药率的增加。耐药基因成为基因盒的一部分后又进一步加速了耐药基因的水平传播,由其介导的水平传播可以跨越
菌属的界限,甚至在真菌和细菌之间进行[21]。研究
整合子系统对介导和传播细菌耐药性,将为阐明细菌耐药性的分子机制提供新思路。