耐甲氧西林金黄色葡萄球菌ST9谱系的毒力塑造与适应性进化：agr系统调控及新型前噬菌体岛的发现

这篇研究揭示了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）ST9谱系的毒力调控机制，通过分析临床分离株的agr（辅助基因调节器）系统突变，证实其功能缺失导致α-毒素表达下降、溶血活性减弱及生物膜形成增强。研究首次鉴定出携带毒力基因tarP的新型前噬菌体岛（φST9-A/B/C），表明ST9通过基因重组获得进化优势，为LA-MRSA（ livestock-associated MRSA）的跨宿主传播提供重要证据。

　　

ABSTRACT

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）ST9谱系作为亚洲地区主要的家畜相关病原体，其毒力机制长期未被充分解析。本研究聚焦agr（辅助基因调节器）系统在ST9毒力调控中的核心作用，发现临床分离株中自发性移码突变导致agr功能丧失，表现为RNAIII转录终止和α-毒素（hla）表达缺失。表型分析显示，agr缺陷株在溶血活性、生物膜形成及Galleria mellonella感染模型中均呈现显著差异，证实agr系统对ST9毒力表型的塑造至关重要。

INTRODUCTION

MRSA ST9谱系自中国猪场首次分离后，已成为医疗环境中新兴的多重耐药威胁。尽管已有研究报道其携带免疫逃逸簇（IEC）基因，但agr等调控系统的作用尚未明确。前期基因组分析发现两株临床ST9菌株存在agrA/agrC移码突变，为本研究奠定基础。

MATERIALS AND METHODS

实验选用9株临床ST9分离株，通过qRT-PCR检测RNAIII表达，Western blot分析α-毒素水平。采用红细胞裂解试验量化溶血活性，结晶紫染色评估生物膜形成能力，并建立G. mellonella幼虫感染模型。第三代测序结合生物信息学分析揭示前噬菌体岛结构特征。

RESULTS

agr突变鉴定与功能验证
菌株N08CSA36（agrA Δ712A）和N09HSA31（agrC +487T）的突变导致agr系统失活，表现为RNAIII表达完全缺失（P<0.0001）和α-毒素蛋白检测阴性。与野生型相比，突变株溶血活性降低至基线水平（1:16稀释时OD₅₄₀下降82%），而生物膜形成增强（N08CSA36的OD₅₇₀提升1.8倍）。

体内外毒力表型关联
G. mellonella模型中，agr缺陷株感染后幼虫中位生存时间延长至36小时（野生型24小时），印证其侵袭力减弱。值得注意的是，野生型ST9毒力与高致病性CA-MRSA ST72相当，凸显临床风险。

基因组进化特征
比较基因组学揭示ST9携带独特的νSaα致病岛（含SaPIbov4插入片段），并首次鉴定出3个新型前噬菌体：

• φST9-B携带毒力基因tarP（与ST398同源），可修饰壁磷壁酸糖基化位点
• φST9-C插入hlb基因位点，与禽源ST5株重组特征相似
  地理分布分析显示这些前噬菌体目前仅在中国局部流行。

DISCUSSION

agr系统失活虽降低ST9侵袭性，但可能促进慢性感染——这与临床观察到的agr缺陷株导致菌血症延长的现象一致。发现tarP基因在ST9中的水平转移，暗示家畜环境是MRSA基因重组的"熔炉"。研究局限性包括缺乏哺乳动物模型验证和临床预后数据，但为LA-MRSA跨宿主传播机制提供关键分子证据。

ACKNOWLEDGMENTS

国家自然科学基金（82172308等）资助本研究，AI工具仅用于语言优化。