核糖開關調控抗生素抗藥性基因的研究

《核糖開關調控抗生素抗藥性基因的研究》是依託復旦大學，由Alastair Murchie擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：核糖開關調控抗生素抗藥性基因的研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：Alastair Murchie

項目摘要

抗生素耐藥性日益巨增，已發展成世界範圍內的一大公共健康威脅，因此，抗生素耐藥性產生機制的研究至關重要。核糖開關是存在於mRNA非編碼區域的RNA序列，通過與小分子配體結合改變自身結構從而調控基因表達。申請人以通訊作者身份於2013年1月在CELL雜誌上（復旦為第一單位）首次報導了氨基糖苷類抗生素耐藥性核糖開關，該核糖開關通過結合氨基糖苷類抗生素引起結構改變從而調控下游抗藥性基因的表達。本項目將利用已有的實驗體系重點研究除氨基糖苷類以外的其他幾大類抗生素的耐藥性產生機制，利用體內報告基因系統，體外RNA和抗生素相互作用檢測技術以及RNA化學修飾和突變等生化方法尋找調控這幾大類抗生素耐藥性基因的新型核糖開關。本項目是已發表工作的延伸和拓展，將從一個全新角度深入闡明耐藥性產生的分子機理，開創耐藥性機理研究的新領域，引領和占據世界耐藥性研究的學科前沿，為人類最終認識並戰勝致病菌耐藥性提供理論基礎。

結題摘要

抗生素在臨床，商業養殖和獸醫中的廣泛使用使它們充滿了環境。這種環境污染導致對共生和致病細菌的選擇壓力，導致抗生素抗性基因的進化和增殖。抗生素耐藥性是對當前醫療實踐的威脅。 1類整合子通過aatI 1位點的位點特異性重組積累抗生素抗性基因。捕獲的基因從位於整合子內的啟動子轉錄，對於1類整合子，第一個轉錄和翻譯的基因正常編碼氨基糖苷類抗生素抗性蛋白（乙醯 - （AAC）或腺苷 - （AAD）轉移酶）。來自螢光假單胞菌1類整合子的前導RNA含有氨基糖苷類感應核糖開關RNA，控制下游氨基糖苷類抗性基因的表達。在這裡，我們探討了整合子依賴性DNA重組與潛在的氨基糖苷類感應核糖開關產物之間的關係，這些產物來自一系列氨基糖苷類抗性臨床菌株。臨床菌株的序列分析鑑定了一系列與I類整合子衍生的氨基糖苷類抗性（aac和aad）重組體相關的序列變體。對於aac／aad重組體，代表性序列顯示高達6倍氨基糖苷類依賴性的報告基因表達調節。 MicroScale Thermophoresis（MST）證實了RNA結合。協方差分析產生RNA的二級結構模型，其是對來自誘變和化學探測數據的先前模型的獨立驗證，並且類似於螢光假單胞菌核糖開關RNA。氨基糖甙類藥物是臨床上首批使用的抗生素之一，數據表明，在富含氨基糖苷類的環境中，在整合子介導的重組過程中選擇功能性核糖開關重組體來調節氨基糖苷類抗性。通過整合子重組摻入功能性氨基糖苷類感應核糖開關賦予了不同來源的抗性基因表達的選擇性優勢。