AmpD突变导致Chromobacterium violaceum中AmpC和CmcB β-内酰胺酶的高产及对β-内酰胺类抗生素的强耐药性

本研究揭示了环境病原体Chromobacterium violaceum通过ampD1基因突变稳定过表达AmpC（广谱β-内酰胺酶）和CmcB（金属-碳青霉烯酶），从而介导对β-内酰胺类抗生素（如青霉素、头孢菌素和碳青霉烯）的固有耐药机制。该发现为临床治疗C. violaceum感染提供了新靶点，并阐明了其独特的AmpD1乙酰转移酶结构域在耐药调控中的关键作用。

　　

AmpD突变引发β-内酰胺酶协同高表达
研究团队通过构建ΔampC、ΔcmcB和双敲除突变体，证实C. violaceum的两种染色体β-内酰胺酶具有互补功能：AmpC属于class C型酶，可水解青霉素和头孢菌素；CmcB则是class B2型金属-碳青霉烯酶（通过CarbaNP和eCIM验证）。MIC和药敏试验显示，ΔampC对碳青霉烯类敏感，而ΔcmcB丧失对亚胺培南的耐药性，双敲除株则对全部β-内酰胺敏感。

β-内酰胺诱导的基因表达调控
启动子-报告系统（PampC/PcmcB::lacZ）揭示，头孢他啶（CAZ）可微弱诱导（3-4倍），而头孢西丁（FOX）、氨苄西林（AMP）和亚胺培南（IPM）能强烈激活（10-20倍）两种酶表达。RT-qPCR进一步证实，非β-内酰胺类抗生素不诱导该通路，说明调控具有特异性。

自发突变体的耐药进化
从头孢他啶平板筛选的60株自发突变体（SM）中，13株呈现高耐药性（MIC>512 μg/mL）。其中12株过表达ampC/cmcB，11株携带ampD1突变（包括W35*/W166*无义突变、P198Q错义突变及11bp缺失移码）。值得注意的是，SM1虽无ampD突变却表现泛耐药，暗示其他耐药机制存在。

AmpD1的独特结构与功能优势
序列分析发现C. violaceum含三种AmpD同源蛋白：仅AmpD1具有N端乙酰转移酶结构域（ACTF_1），且其突变足以引发β-内酰胺酶稳定过表达（ΔampD1的ampC表达提升20倍）。互补实验证实，回补ampD1可恢复SM突变体敏感性（除SM59外）。与铜绿假单胞菌需三基因共突变不同，C. violaceum中单基因突变即可导致耐药，体现物种特异性调控。

生理代价与临床启示
ΔampD1突变体表现出生存力下降（55%死细胞）和生物膜缺陷，而三敲除株（ΔampD1D2D3）生长迟缓但存活率正常，提示其他酰胺酶（如含AMI_3域的CV_3822）可能代偿。该研究阐明了环境病原体耐药进化的分子基础，为开发针对AmpD1乙酰转移酶结构域的抑制剂提供了理论依据。