质粒介导的ampc酶分子生物学研究进展

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1、质粒介导的AmpC酶分子生物学研究进展【关键词】传播机制　　【摘要】质粒介导的AmpC酶是近年来发现的一种新型的β-内酰胺酶。与染色体AmpC酶不同，除少数类型外，大多数质粒介导的AmpC酶是非诱导表达的。其耐药基因在质粒与染色体间及质粒间转移可能是通过质粒、转座子、整合子等多种形式实现的。　　【关键词】AmpC酶；质粒；传播机制　　随着广谱抗菌药物的开发和广泛应用，细菌耐药问题日趋严重，其中最主要的耐药机制是细菌产生β-内酰胺酶，而AmpC酶是其中的一个重要分支。AmpC酶属于分子生物学分类（Ambler分类）中的C类酶及功能分类（Bush分类）中的一类酶［1］

2、，能水解第三代头孢菌素，且不被β-内酰胺酶抑制剂所抑制。最初这些酶是一些自然发生的染色体介导的AmpC酶，自20世纪80年代末首次分离出质粒介导的AmpC酶以来，新的质粒介导的AmpC酶在世界各地被陆续报道，且以每年新发现1~2个的速度不断增长，迄今已有30余种。　　大多数质粒介导的AmpC酶来源于染色体AmpC酶，根据氨基酸序列同源性将其分为5个亚群［2］：（1）C-1亚群/枸橼酸杆菌起源的LAT族：有LAT-1~4、CMY-2~7、CMY-12~15、BIL-1、CFE-1等。（2）C-2亚群/未知起源的FOX族：有FOX-1~6、CMY-1、CMY-8~11

3、、MOX-1、MOX-2等。（3）C-3亚群/阴沟肠杆菌起源的Entb族：有MIR-1、ACT-1。（4）C-4亚群/摩根摩根菌起源的Morg族：有DHA-1和DHA-2。（5）C-5亚群/蜂房哈夫尼亚菌起源的Haf族：有ACC-1等。质粒介导的AmpC酶耐药基因可通过整合子、转座子和插入序列等多种形式在染色体与质粒之间转移，造成耐药性的广泛传播，危害较染色体编码的AmpC酶更大，已成为威胁公众健康的又一棘手问题。　　1质粒介导的AmpC酶的基因特征　　质粒介导的AmpC酶最常见于一些天然缺乏染色体AmpC酶结构基因或调节基因的细菌，如克雷伯菌属、大肠埃希菌、奇异

4、变形菌、沙门菌属以及某些志贺菌属等。染色体AmpC基因的典型表达为诱导表达，由Amp操纵子控制，即结构基因AmpC的表达同时受到4种调节基因AmpR、AmpD、AmpE和AmpG的调控。与染色体AmpC酶不同，大多数质粒介导的AmpC酶是非诱导表达的。因为其AmpC编码基因上游未发现有调节基因AmpR的同源序列，所以绝大多数质粒介导的AmpC酶都是呈持续高水平表达状态。　　但在肠炎沙门菌中发现的DHA-1型［3］和从肺炎克雷伯菌中发现的DHA-2型AmpC酶［4］却例外。在对质粒pSAL-2ind的分析中发现，其中一个ORF的转录方向与结构基因AmpC转录方向相反

5、，其编码的序列与Lys转录调节子家族，尤其是与肠杆菌属的AmpR蛋白很相似。对DHA-1进行表型分析亦支持其可诱导性的特点。DHA-2与前者相似。Fortineau［5］认为，造成DHA酶可诱导的原因可能是由于摩根摩根菌基因切除和插入到质粒的机制与其他细菌不同，它只倾向大片段DNA的切除，因此除了AmpC基因外，还伴随着AmpR基因。最近，有报道在阴沟肠杆菌中发现的ACT-1［6］、在大肠埃希菌中发现的CFE-1［7］和CMY-13［8］也具有可诱导性。　　2质粒介导的AmpC酶的传播机制　　大多数质粒介导的AmpC酶来源于染色体AmpC酶。其耐药基因在质粒与染色

6、体间及质粒间转移的确切机制还不甚清楚，可能是通过质粒、转座子、整合子等多种形式实现的。事实上，质粒和转座子本身就是良好的载体，将DNA片段在细菌种或属之间快速传递。许多耐药基因如A类、B类和D类β-内酰胺酶皆可通过基因盒整合到质粒或转座子来传播［9］。　　许多学者对产AmpC酶临床分离株所携质粒进行了不相容性分类、接合传递实验和基因结构研究，结果显示具有AmpC编码基因的质粒多属接合性质粒，能够介导AmpC基因在某些同种属或不同种属菌之间传播。Papanicolaou等［10］在11株肺炎克雷伯菌菌株中分离到质粒介导的AmpC酶，虽然11例肺炎克雷伯菌菌株中的质粒

7、轮廓不完全相同，但都含有一个40~60kb的质粒可与MIR-1基因探针杂交。上述现象提示接合性质粒在介导AmpC酶的传播中发挥着十分重要的作用。　　插入序列（insertionsequence，IS）是在细菌中发现的一类最简单的转位元件，长度为数百个bp到一两千个bp之间，其特征是：具有一个控制转位作用的转位酶基因，两端被反向重复序列所包围。转座子（transposons，Tn）是指能将自身插入基因组中一个在序列上无关的新位点的DNA序列。分为复合转座子和Tn3转座子。有学者对质粒介导的AmpC酶周围的“基因环境”进行了研究，发现来源于大肠埃希菌的CMY-4、来源

8、于肺炎克雷