Tn916家族转座子的整合位点特征与模块结构解析：抗生素耐药性传播的分子机制

本研究针对耐药基因载体Tn916家族转座子的整合机制不明问题，通过生物信息学方法系统分析了577个Tn916家族成员的基因组分布、边界结构与功能模块。研究发现该家族具有AT富集反向重复序列(IRs)、保守的茎环结构及5 bp耦合序列等特征，首次揭示整合酶识别关键位点为耦合序列的首位A/末位T碱基，并发现ABC转运蛋白基因簇(ABC transporter)和万古霉素耐药基因(van)的模块化分布规律。该成果发表于《Scientific Reports》，为控制接合转座子介导的耐药性传播提供了分子靶点。

　　

抗生素耐药性的全球蔓延已成为公共卫生领域的重大挑战，而移动遗传元件(Mobile Genetic Elements, MGEs)在耐药基因传播中扮演关键角色。其中，Tn916作为首个被鉴定的接合转座素(Conjugative Transposon, CTn)，携带四环素耐药基因tetM，能在不同细菌基因组间自主转移。然而，其家族成员的整合位点特征、结构保守性及与宿主基因组的互作机制尚不明确。上海师范大学生命科学学院的研究团队通过大规模基因组分析，首次系统揭示了Tn916家族的分子特征与进化规律，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用生物信息学技术，以Enterococcus faecalis DS16的Tn916整合酶(AAB60030.1)为参照，对NCBI数据库中所有完整基因组进行BLAST筛选，通过MAFFT和IQ-TREE构建系统发育树，结合ClustalW比对鉴定边界序列特征。关键样本包括240个基因组位点的577个转座子，主要来源于Bacillota门菌株。

Tn916家族的分类与命名
基于整合酶系统发育分析将577个转座子划分为9类(Tn916.1-Tn916.9)，其中Tn916.1在Clostridioides difficile和Enterococcus faecium中分布最广。值得注意的是，Amedibacterium intestinale JCM 30884携带3个~30 kb的Tn916.2拷贝，揭示宿主特异性免疫逃逸现象。

反向重复序列特征
通过ClustalW比对发现，除Tn916.5/6外，其余家族成员均具有AT富集IRs。典型Tn916的IRs修正为5'-AAAAATAG-3'/5'-CTTTGTTT-3'，较既往研究多出5'端A碱基。Tn916.2的三个变体(Tn916.2^Bb-NRBB49等)呈现异常IRs结构，提示局部序列退化可能。

边界茎环结构
所有成员在整合位点形成特征性茎环结构：上游由宿主基因组序列+5 bp耦合序列+上游IR构成，下游结构对称。关键发现是耦合序列的首位A或末位T为保守碱基，形成TTTA/TAAA组合模式。统计分析显示，Tn916.3/4的TA组合出现率达100%，而Tn916.9仅33.33%。

模块化功能结构
多数成员含重组模块(integrase/excisionase)、转录调控模块(sigma因子orf7)、辅助功能模块(如tetM或ABC转运蛋白基因簇)和接合转移模块(Type IV Secretion System, T4SS)。其中Tn916.9携带vancomycin耐药基因，而Tn916.2通过ABC转运蛋白亚型(Tn916.2①-③)实现多药耐药。

基因组整合偏好性
Spearman分析显示转座子密度与宿主GC含量呈强负相关(ρ=-0.949)。C. difficile DSM 27639(GC% 29%)平均每97 kb即有一个整合位点，显著高于GC%较高的E. faecium E7237(123 kb/整合位点)。

该研究首次阐明Tn916家族整合酶通过识别耦合序列的A/T保守碱基实现位点特异性重组，其模块化结构为耐药基因的"即插即用"式传播提供载体。发现ABC转运蛋白基因簇的广泛存在，揭示了除经典tetM外的新型耐药机制。这些成果不仅为开发靶向转座子切除技术奠定基础，更为控制临床耐药菌株传播提供了分子干预策略。尤其值得注意的是，Tn916.9携带的万古霉素耐药基因可能对"最后防线"抗生素构成威胁，亟需建立基于整合位点特征的监测预警系统。