巴氏杆菌科基因组特征解析：耐药机制、毒力因子与水平基因转移潜能的跨物种研究

本研究针对巴氏杆菌科（Pasteurellaceae）重要病原体（如Avibacterium paragallinarum、Actinobacillus pleuropneumoniae和Mannheimia haemolytica）的基因组特征展开系统性分析。研究人员通过ResFinder、VFDB等生物信息学工具，对564株全基因组序列进行解析，发现广泛存在的抗生素耐药基因（如tet(B)、sul2等）和水平基因转移（HGT）元件（如T4SS、ICE），揭示了M. haemolytica具有最强的HGT潜力。该研究为防控人畜共患病传播和耐药性扩散提供了关键分子依据。

　　

在畜牧业和公共卫生领域，巴氏杆菌科病原体如鸡传染性鼻炎病原体Avibacterium paragallinarum、猪胸膜肺炎放线杆菌Actinobacillus pleuropneumoniae以及牛呼吸道疾病主要致病原Mannheimia haemolytica，长期造成重大经济损失。更令人担忧的是，这些细菌通过水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）获得耐药性和毒力基因的潜力，可能引发人畜共患病流行。目前针对这类细菌的基因组特征缺乏系统性研究，特别是对耐药基因传播机制与毒力进化的关联认识不足。

为解决这一科学问题，研究人员开展了迄今为止最大规模的巴氏杆菌科基因组分析。通过对公开数据库的564株全基因组数据进行挖掘，结合ResFinder、VFDB、ICEfinder和oriTfinder等生物信息学工具，首次绘制了该家族三大病原体的耐药基因图谱、毒力因子分布和HGT元件特征。研究成果发表在《In Silico Research in Biomedicine》，为理解细菌适应性进化提供了新视角。

研究采用多组学分析策略：从NCBI和BV-BRC获取全球1958-2023年间分离的134株A. pleuropneumoniae、334株M. haemolytica和96株A. paragallinarum全基因组数据；使用FastQC进行质量控制；通过ResFinder鉴定抗生素耐药基因（如tet(B)、bla_ROB-1）；利用VFDB分析毒力因子（如IpaH、RTX毒素）；借助ICEfinder检测移动遗传元件（ICE/IME）；运用oriTfinder解析HGT相关元件（T4SS、relaxase等）。

研究结果揭示三大关键发现：

I. Avibacterium paragallinarum的HGT潜能
78%菌株携带≥1种耐药基因，tet(B)（36.9%）和aph(6)-Id（10.16%）最常见。毒力因子分析显示2.19%菌株含翻译延伸因子EF-Tu，而14.375%的ICE携带免疫逃逸关键蛋白IpaH。HGT元件中T4CP（94%）远多于T4SS（79%），仅5株菌同时具有relaxase和T4SS，表明不完整的HGT机制。

II. Actinobacillus pleuropneumoniae的耐药特征
46%菌株含耐药基因，tet(B)（25.82%）和sul2（19.78%）主导。毒力谱显示0.63%菌株表达RTX毒素转运蛋白。中国分离株APP5和App6具有完整HGT四元件（T4SS+T4CP+relaxase+oriT），且共存erm(42)等耐药基因，构成高风险克隆。

III. Mannheimia haemolytica的移动元件优势
该菌展现最强的HGT潜力，71%含T4SS，94%带T4CP。德国分离株192964拥有全部HGT元件及毒力基因（如kpsE、dsbA）。17%的ICE携带sul2等耐药基因，6.4%含荚膜合成蛋白cap8B，25%的ICE编码≥1种毒力因子。

讨论部分指出，M. haemolytica因其66%菌株具备完整HGT三元件（T4SS+relaxase+T4CP），成为最具人畜共患病风险的物种。特别值得注意的是，ICE中鉴定的IpaH效应蛋白可通过抑制NF-κB通路帮助细菌逃避免疫清除，而CagA蛋白（在M. haemolytica UGA-R5-124-1中发现）可能通过破坏上皮屏障增强侵袭力。研究还首次报道了RTX毒素转运基因（rtxB/rtxE）在ICE中的存在，这些发现为理解细菌毒力进化提供了分子基础。

该研究的核心价值在于：①建立巴氏杆菌科耐药-毒力-HGT的关联模型；②预警M. haemolytica可能成为新型人畜共患病病原体；③为开发针对T4SS和ICE的干预策略提供靶点。鉴于畜牧业抗生素的广泛使用可能加速耐药基因传播，作者建议建立基因组监测网络，这对保障食品安全和公共卫生安全具有重大意义。