假单胞菌新种Paraeruginosa的比较基因组学揭示其多重耐药机制与替代毒力策略

这篇综述系统分析了假单胞菌新种P. paraeruginosa的基因组特征，揭示其分为PA7和CR1两个亚群，核心基因组高度保守但RGPs（基因组可塑性区域）差异显著。该菌缺乏T3SS（III型分泌系统）但依赖exolysin（外溶素）毒力策略，普遍携带碳青霉烯酶基因（如blaVIM/KPC）和oprD突变导致多重耐药，其阿拉伯糖基化菌毛赋予噬菌体抗性。研究为应对这类新兴病原体的治疗挑战提供了分子基础。

　　

假单胞菌新种Paraeruginosa的基因组特征与临床意义

ABSTRACT
假单胞菌新种P. paraeruginosa（原P. aeruginosa PA7分支）通过比较基因组学被确认为独立物种。研究报道了6株新菌株基因组，包括首例囊性纤维化分离株Zw26的完整基因组，以及阿根廷烧伤/伤口分离株和已知菌毛阿拉伯糖基化的Pa5196株。82株菌的比较显示该物种分为两个亚群，核心基因组相似但RGPs差异显著，普遍缺乏T3SS而依赖exolysin毒力策略，且多重耐药性突出。

INTRODUCTION
P. paraeruginosa因平均核苷酸一致性(ANI)差异被划分为新物种，其代表株PA7早在2010年就因多重耐药、独特基因组岛和T3SS缺失引发关注。菌株Pa5196的IV型菌毛阿拉伯糖基化修饰（D-Araf）是其特征性标志，可介导免疫逃逸。与P. aeruginosa类似，其附属基因组主要分布于RGPs中，包含前噬菌体、耐药基因和代谢通路。

RESULTS

General features
通过dnaA基因片段比对鉴定出82株P. paraeruginosa，分为PA7（26株）和CR1（56株）两个亚群。CR1亚群存在10个共同缺失区域，包括H3-T6SS（VI型分泌系统）和arnBCAD多粘菌素耐药操纵子。

Genome insertions
RGPs分析显示：

• 5类ICE（接合转座子）分布于11株临床分离株，其中铜抗性ICE影响细菌适应性
• Dit岛屿（树脂代谢基因簇）存在于12株环境来源菌株
• 38株携带I-F型CRISPR-Cas系统，可能与噬菌体防御相关

Genome reductions
CR1亚群缺失多粘菌素耐药基因簇和硫代谢操纵子等非必需区域。囊性纤维化分离株Zw26未显示适应性缺失，但烧伤分离株pae832缺失了pyoverdine（铁载体）合成基因。

Virulence factors
所有菌株均缺失T3SS及其效应蛋白（ExoS/ExoT/ExoU/ExoY），但保留exlBA外溶素基因——这与P. aeruginosa第5组菌株共享。其他毒力因子特征包括：

• 55株为血清型O12（与P. aeruginosa耐药克隆相关）
• IV型菌毛阿拉伯糖基化基因（RGP80）普遍存在，但部分菌株通过水平转移获得P. aeruginosa型菌毛
• 仅5株携带噬菌体编码的TIR免疫逃逸效应蛋白

Antimicrobial resistance
耐药机制呈现两大特征：

1. 碳青霉烯耐药：25株因oprD突变导致，5株携带bla_VIM/_KPC碳青霉烯酶（如pae802的bla_VIM-2质粒）
2. 多重耐药基础：
   • 染色体bla_OXA-50和ampC普遍存在
   • PA7亚群7株菌携带gyrA T83I+parC S87L氟喹诺酮耐药突变
   • MexAB-OprM等外排泵系统完整，PA7因mexS A155V突变导致mexEF-oprN过表达

DISCUSSION
P. paraeruginosa的临床意义体现在三方面：

1. 进化独特性：与P. aeruginosa共享生态位但形成独立物种，通过阿拉伯糖基化菌毛和exolysin毒力策略适应宿主
2. 治疗挑战：碳青霉烯酶质粒（如IncP-2型bla_KPC-2）可在菌种间水平转移，且噬菌体疗法可能因菌毛修饰失效
3. 疫苗开发启示：T3SS缺失使得针对该系统的疫苗可能选择性促进P. paraeruginosa感染

MATERIALS AND METHODS
研究采用Illumina/PacBio混合组装和细菌注释软件（DIAMOND比对器），以PA7为参考基因组进行同源蛋白编码序列分析。FastTree构建的系统发育树基于3,177个保守蛋白，MAFFT进行多序列比对。所有基因组数据已提交NCBI（BioProject PRJNA884324）。