中國科學院南海海洋研究所王曉雪研究員團隊在接合質粒上的毒素-抗毒素系統（Toxin?Antitoxin，TA）促進耐藥質粒傳播機制研究方面取得重要進展。相關研究成果以"A Noncanonical Intrinsic Terminator in the HicAB Toxin?Antitoxin Operon Promotes the Transmission of Conjugative Antibiotic Resistance Plasmids"為題，于2月27日在線發表于國際權威學術期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research，最新影響因子16.7）。南海海洋所2021級直博生林兼仲，博士后尼松偉（已出站），博士后李百元（已出站），以及南海海洋所研究員郭云學，為論文共同第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。
盡管多種策略被指定來限制抗生素濫用，但通過接合型質粒傳播的抗生素耐藥基因的傳播仍然是一場全球公共衛生領域的重大挑戰。攜帶粘菌素耐藥基因mcr-1的IncI2類型質粒在全球范圍內廣泛傳播，即使在粘菌素被禁止作為飼料添加劑后仍在臨床中持續存在。這些質粒通常攜帶多對TA系統，但TA系統的功能差異及其在抗生素限用后持續傳播的機制仍不明確。
研究團隊對攜帶mcr-1耐藥基因的IncI2類型質粒上兩大類TA系統進行，研究發現HicAB（而非StbDE）系統是增強質粒間水平競爭的關鍵成癮模塊，闡明了HicAB通過重編程TA系統的轉錄控制質粒競爭力的新策略。與傳統的II型TA系統不同，IncI2質粒上的HicAB系統利用毒素基因位于抗毒素基因上游的布局，引入了非經典內在轉錄終止子，提高毒素蛋白與抗毒素蛋白的比例發揮“成癮效應”。這種新編程的TA轉錄模式顯著增強了無抗生素選擇壓力下的質粒競爭力和質粒存續能力。
本研究闡明了TA操縱子調控網絡的動態重構機制對質粒在微生物群落中獲得定殖優勢的影響，為靶向控制耐藥基因傳播提供了關鍵理論依據。研究聚焦IncI2型接合質粒這類重要耐藥基因載體，其作為多粘菌素和β-內酰胺類耐藥基因快速傳播的核心媒介，在抗生素濫用背景下于環境中顯著富集。值得注意的是，這類質粒展現出獨特的生態適應性優勢：其宿主適應性代價較低，即便在抗生素使用受限的情況下仍能穩定存續，最終演化為耐藥基因和毒力因子傳播的重要載體。研究表明通過靶向TA系統開發特異性抑制劑可有效消解這類"基因傳播工具"的生態適應性優勢，該發現為臨床及環境領域遏制耐藥基因傳播提供了重要的干預靶點，對完善耐藥性傳播防控策略具有顯著科學價值。
該研究工作得到了國家自然科學基金、科技基礎資源調查專項、“海洋負排放”國際大科學計劃、廣東省本土創新團隊項目和南海海洋所基礎前沿與創新發展 “一體化”項目等項目的資助。
相關論文信息：https://academic.oup.com/nar/article/53/5/gkaf125/8044955?searchresult=1
非經典內在終止子促進毒素-抗毒素系統介導的接合耐藥質粒傳播
附件下載：