中国大肠杆菌临床分离株携带qnrS1的IncFIB接合质粒pFZ11的完整核苷酸序列解析及其传播机制研究

《Biologia》:Complete nucleotide sequence of qnrS1-haboring plasmid from E. coli clinical isolate in China

【字体: 时间:2026年01月17日 来源:Biologia 1.6

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  本研究针对质粒介导的喹诺酮耐药性(PMQR)基因qnrS1在中国大肠杆菌临床株中的传播机制展开。研究人员通过全基因组测序和生物信息学分析,首次报道了携带qnrS1的IncFIB接合质粒pFZ11的完整序列,发现其通过IS2-qnrS1-ISkra4模块介导耐药基因水平转移。该质粒同时携带blaCTX-M-15、tetA等多药耐药基因,且表现出高接合效率(3.5×10-5)和稳定性(30天内保留率>94%),揭示了qnrS1在临床环境中的潜在传播风险,为耐药性防控提供了关键分子依据。

  
喹诺酮类药物曾是治疗革兰阴性菌感染的重要武器,但随着质粒介导的喹诺酮耐药性(PMQR)基因在全球肠杆菌目细菌中扩散,治疗失败率显著上升。其中,qnrS1基因可通过保护DNA旋转酶免受药物抑制,导致氟喹诺酮类药物低水平耐药,且常与超广谱β-内酰胺酶基因(如blaCTX-M-15)共存于多耐药质粒,加剧临床抗感染治疗困境。然而,中国地区qnrS1阳性质粒的遗传结构及传播机制研究尚不充分。发表于《Biologia》的这项研究,首次揭示了来自大肠杆菌临床株的IncFIB型质粒pFZ11的完整序列特征,为理解qnrS1的传播生态提供了关键证据。
研究采用Illumina NovaSeq平台对质粒DNA进行测序,结合PCR验证和生物信息学工具(如RAST、IslandViewer 4)注释基因功能。通过接合实验评估质粒转移效率,并利用稳定性试验分析无抗生素压力下质粒的持续能力。
菌株特征与耐药表型
大肠杆菌EC84分离自福州一名患者,属于ST1312型。药敏试验显示其对头孢噻肼耐药(MIC=512 μg/mL),但对环丙沙星、亚胺培南等敏感。该菌株携带qnrS1基因,且成功接合至受体菌J53Ar,转移频率为3.5×10-5
质粒pFZ11的遗传结构
pFZ11为79,147 bp的IncFIB型质粒,GC含量53.4%。除qnrS1外,还携带blaTEM-1、blaCTX-M-15、tetA、strA-strB、sul2及dfrA14等耐药基因。其遗传环境分析发现三个主要耐药区域:
  1. 1.
    含dfrA14的I类整合子,两侧为Tn3样元件和IS6;
  2. 2.
    19 kb区域聚集blaCTX-M-15(两侧为IS1380和Tn3片段)、strA-strB及tetA;
  3. 3.
    关键IS2-qnrS1-ISkra4模块,与尼日利亚质粒pPGRT46高度相似,提示该模块可能为qnrS1跨质粒传播的核心动力。
质粒稳定性与传播风险
无抗生素压力下,pFZ15在受体菌中可稳定存在15天(100%保留),30天后仍维持94%以上。结合其高接合效率,表明该质粒具备在临床环境中持续传播的潜力。
本研究首次报道了中国地区qnrS1阳性IncFIB质粒的完整序列,揭示IS2-qnrS1-ISkra4模块在耐药基因播散中的关键作用。pFZ11的多药耐药背景及高稳定性警示其可能成为blaCTX-M-15与qnrS1共传播的载体,凸显了监测此类质粒在临床菌株中动态的必要性。未来需扩大样本量并结合功能实验,进一步验证IS元件在qnrS1 mobilization中的机制。
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