SXT/R391家族整合接合元件ICEPmiJpn1与宿主奇异变形杆菌的共生关系及其对抗生素耐药性传播的调控机制

这篇研究深入探讨了SXT/R391家族整合接合元件（ICE）ICEPmiJpn1与其自然宿主奇异变形杆菌（Proteus mirabilis）的相互作用。通过构建等基因菌株对比，发现该ICE不影响宿主适应性、运动性（swarming）或致病性，但能增强特定菌株的生物膜（biofilm）形成能力。研究首次揭示了不同宿主遗传背景对ICE接合转移效率的显著影响（最高差异达9,000倍），并通过qPCR和RT-qPCR证实了宿主特异性调控机制（如xis和setC基因表达差异）的关键作用。这些发现为理解ICE在临床耐药菌株中的持久传播提供了新视角。

　　

ICEPmiJpn1与宿主生理特性的共生关系
作为SXT/R391家族的重要成员，ICEPmiJpn1是一种能在细菌染色体上整合并水平转移的移动遗传元件（MGE）。研究团队通过构建五组等基因菌株（含/不含ICEPmiJpn1），系统评估了该元件对奇异变形杆菌生理特性的影响。在BHI、TSB、LB和PMSM四种培养基中的生长曲线分析显示，ICEPmiJpn1的携带并未显著改变宿主生长速率，暗示其代谢负担极低。值得注意的是，该ICE携带的bla_CMY-2基因虽赋予β-内酰胺类抗生素抗性，但未影响宿主对氨基糖苷类（如阿米卡星）和喹诺酮类（如环丙沙星）的敏感性。

运动性与群体行为调控
奇异变形杆菌的标志性特征——快速群游运动（swarming motility）在ICEPmiJpn1携带菌株中仅呈现非统计学显著的轻微减弱。通过Dienes实验发现，ICE阳性菌株能准确识别同源阴性菌株（ swarm融合），但与原始供体菌PmBR19（含相同ICE）仍形成明显拮抗线，表明VI型分泌系统（T6SS）介导的自我识别机制不受ICE干扰。更引人注目的是，菌株PmBR622-ICE的生物膜形成能力翻倍（P=0.0301），而其他菌株未见此现象，提示ICE可能通过未知的宿主特异性机制增强表面定植能力。

致病性与持久性特征
采用大蜡螟（Galleria mellonella）感染模型评估致病性，所有菌株均在12小时内导致幼虫快速死亡，且ICEPmiJpn1的存在未改变毒力表型。针对ICE携带的hipAB毒素-抗毒素模块（与细菌持久性相关）的研究显示，无论是稳定期还是对数生长期，经阿米卡星（64 μg/mL）或环丙沙星（4 μg/mL）处理后，持久菌比例在等基因菌株间无显著差异，表明hipAB主要参与ICE稳定性维持而非宿主持久性调控。

宿主遗传背景决定接合转移效率
通过接合实验发现，不同奇异变形杆菌菌株作为供体时，ICEPmiJpn1向大肠杆菌MG1655的转移频率呈现惊人差异：自发条件下PmBR28-ICE的转移效率比PmBR51-ICE高280倍；经UV-C（20 J/m²）诱导后，PmBR574-ICE的转移频率甚至达到PmBR51-ICE的9,000倍。qPCR检测显示，高效供体菌株（如PmBR28-ICE）的环状ICE DNA比例显著增高，但异常的是PmBR622-ICE虽环状ICE含量高却转移效率低下。

分子机制解析
RT-qPCR揭示了宿主特异性调控的深层机制：所有菌株UV照射后recA表达均显著诱导（SOS反应激活），但低效供体PmBR51-ICE的setC（编码ICE转移正调控因子）诱导水平明显低于其他菌株。值得注意的是，高效供体PmBR574-ICE和PmBR28-ICE在基础状态下就表现出更高的xis（编码切除酶）表达量，这与其自发转移效率提升直接相关。这些发现表明，宿主遗传背景通过多层面（包括SOS反应强度、setCD调控网络活性、切除酶表达水平等）精细调控ICE的转移行为。

进化与临床意义
ICEPmiJpn1与奇异变形杆菌的稳定共生关系可能源于二者的长期共进化。该ICE在维持宿主基本生理功能的同时，通过bla_CMY-2等耐药基因的传播增强宿主适应性。菌株依赖性的生物膜增强效应和接合转移效率差异，为解释临床环境中耐药菌株的异质性传播提供了新思路。未来研究需聚焦宿主染色体背景如何特异性调控ICE核心基因（如setCD操纵子）的表达，这将为开发阻断ICE传播的新型干预策略奠定基础。