基于gyrA、parC和recN基因密码子突变及qnr耐药基因的肠杆菌科环丙沙星耐药性高分辨率七型分类方案

《Scientific Reports》：Generic context-dependence governs clonal emergence of ciprofloxacin resistance mutations

　　

摘要

环丙沙星被广泛用于治疗肠杆菌感染，其主要耐药决定因素是DNA旋转酶（GyrA）和拓扑异构酶IV（ParC）蛋白的突变。对代表主要肠杆菌物种的2734株分离株进行的生物信息学分析揭示了一种高分辨率（准确率超过96%）的七型分类方案，该方案涉及gyrA、parC和recN（编码重组蛋白N）五个密码子位置上的非同义突变和同义突变，以及两种质粒介导的耐药基因（qnrB2和qnrS1）的存在与否。这种分类方案应为快速床旁检测提供框架，以优化环丙沙星在肠杆菌及其他潜在细菌感染中的应用。正如预期，拓扑异构酶的四个氨基酸位置是最主要的贡献因素。尽管存在种属特异性，并且由于种内不同克隆系的独特出现而具有栖息地特异性，其四型组合仍严格遵循一般性的上下文依赖性语法，即疏水性增加引起的构象变化干扰了环丙沙星与GyrA和ParC的结合，从而导致耐药性。此外，在某些沙门氏菌分离株中，recN基因第346位密码子的ctg取代了亮氨酸的共识cta，由于其使用偏好性显著偏高，提示可进行更佳的密码子优化。这可能导致RecN产量更高，从而可能有助于该微生物的抗生素逃逸特性，由此表明同义突变也参与了抗生素耐药性。