可移动遗传元件驱动金黄色葡萄球菌质粒融合-缺失循环进化机制

《Nature Communications》：Mobile genetic elements drive a plasmid fusion and deletion lifecycle shaping evolution and antimicrobial resistance

　　

摘要

质粒是细菌适应性的关键驱动力，然而产生其多样性的机制仍知之甚少。在此，我们表明可移动遗传元件（MGEs）协调了一个融合 - 缺失的生命周期，该周期反复重塑金黄色葡萄球菌中的质粒。大规模基因组分析显示，多复制子质粒广泛存在，且转座酶高度富集。利用实验检测，我们证明罕见的 MGE 介导的融合事件，通过同源重组或转座，将不同的质粒结合为单一的多复制子元件，扩展了基因内容和转移潜力。抗生素压力选择性地富集这些融合质粒，拯救处于胁迫下的细菌群体，而相反的选择力，包括噬菌体捕食，则有利于保留基本功能和噬菌体可传递性的缺失衍生物。这种循环过程产生了具有保守骨架和多样化辅助模块的动态质粒库。我们提出，MGE 驱动的融合 - 缺失周期代表了质粒进化的普遍原则，解释了多重耐药质粒在细菌病原体中的快速出现和持续存在。