哈维氏弧菌和霍乱弧菌分支中CARB型β-内酰胺酶的分布与进化轨迹：基因组学揭示的耐药性演化机制

本研究针对β-内酰胺酶(BLs)介导的抗生素耐药性全球威胁，通过分析6000+弧菌基因组和6株新测序海洋共生菌，系统解析了CARB型酶的进化轨迹。研究发现CARB-17-like亚家族在哈维氏弧菌分支中呈核心基因分布，其非致病亚支出现关键催化丝氨酸突变和选择压力松弛现象，为耐药基因诊断标记开发和生态适应性研究提供新见解。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大挑战，其中β-内酰胺酶(BLs)介导的耐药机制尤为突出。弧菌属细菌作为水生环境中的常见病原体，其BLs的多样性和进化规律尚未系统阐明。现有研究多聚焦于少数致病菌株，而忽略了整个属的进化全景。更棘手的是，传统分类方法难以区分遗传背景高度相似的哈维氏弧菌分支成员，且CARB型酶的亚家族划分存在争议。这些知识缺口严重制约了耐药性监测和精准诊断策略的开发。

河海大学海洋资源可持续利用工程技术研究中心的研究团队在《Genome Biology and Evolution》发表了一项突破性研究。该工作整合了6011个质量过滤的弧菌基因组和6株新测序的海洋共生菌株，采用比较基因组学、系统发育分析和选择压力评估等方法，首次绘制了弧菌属BLs的全景图谱。关键技术包括：基于GTDB-r214.1数据库的基因组筛选、RGI耐药基因鉴定、CARB亚家族系统发育重建、RELAX选择压力分析，以及基因共线性分析等。

研究结果部分：

Distribution and Evolutionary Trajectories of β-Lactamases in Vibrio
研究发现弧菌属41个物种携带4431个BLs，涵盖Ambler分类所有4类(A-D)。其中Class A占比63.7%，以CARB型(60.7%)为主导，呈现明显的分支特异性分布模式。哈维氏弧菌分支和霍乱弧菌成为BLs的"热点区域"，21个基因组甚至携带3-4个BLs拷贝。

Prevalence and Sequence Characteristics of CARB in the Harveyi Clade
通过双重RGI筛选发现99.4%的哈维氏弧菌分支基因组编码CARB酶。286个非冗余CARB变体分为5个簇，其中簇1-4(AAI≥65.7%)构成CARB-17-like亚家族，簇5为CARB-1-like。值得注意的是，簇2的CARB-17-like出现S70G等关键催化位点突变，RELAX分析显示其选择压力显著松弛(K<1, p<0.05)，暗示功能可能退化。

Evolutionary Conservation and Function Divergence
基因共线性分析揭示bla_CARB-17-like位于包含RND外排泵、TetR/AcrR调控因子等的多耐药基因组岛中。尽管整体呈现垂直遗传模式，但在V. owensii、V. jasicida和V. rotiferianus间检测到重组事件(p<0.05)，表明同源重组和移动遗传元件共同驱动了局部进化。

这项研究具有多重重要意义：首先，提出的CARB亚家族分类标准(AAI≥65.7%)解决了长期命名混乱问题；其次，发现bla_CARB-17-like可作为哈维氏弧菌分支的诊断标记，弥补了16S rRNA鉴定的不足；最后，非致病亚支中BLs的功能退化现象，为理解耐药基因的生态适应性提供了新视角。该成果为水产养殖和临床环境中弧菌耐药性监测提供了分子基础，对制定精准防控策略具有重要指导价值。