新德里金屬β-酰胺酶基因特征

王國戧，牛菊霞，邢善霞

1)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科衛(wèi)輝 453100 2)新鄉(xiāng)市傳染病醫(yī)院藥劑科新鄉(xiāng) 453000

△男，1972年6月生，碩士，副主任檢驗(yàn)技師，研究方向:微生物與免疫學(xué)，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金屬β-酰胺酶基因特征

王國戧1)△，牛菊霞2)，邢善霞2)

1)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科衛(wèi)輝 453100 2)新鄉(xiāng)市傳染病醫(yī)院藥劑科新鄉(xiāng) 453000

△男，1972年6月生，碩士，副主任檢驗(yàn)技師，研究方向:微生物與免疫學(xué)，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金屬β-酰胺酶;超級細(xì)菌;基因進(jìn)化

目的:研究新德里金屬β-酰胺酶(NDM-1)基因的特征，分析其可能的來源。方法:在美國生物信息中心(NCBI)檢索NDM-1基因，使用Blast生物學(xué)軟件對檢索到的基因與GenBank進(jìn)行比對。使用ClustalW2.0生物學(xué)軟件，對5條NDM-1基因和30條各亞型β-內(nèi)酰胺酶基因進(jìn)行多序列比較。結(jié)果:在NCBI中檢索到3條NDM-1基因，與GenBank比較后共發(fā)現(xiàn)9條基因序列與NDM-1基因同源性較高，其中2條為兩株海洋細(xì)菌的部分基因序列(同源性達(dá)69%和70%)。選擇5條NDM-1基因與30條β-內(nèi)酰胺酶基因進(jìn)行多序列比較，同源性均很低，在基因進(jìn)化樹上NDM-1基因與β-內(nèi)酰胺酶基因位于不同分枝。結(jié)論:NDM-1基因并非來源于β-內(nèi)酰胺酶基因，NDM-1基因可能與兩株海洋細(xì)菌有一定的親緣關(guān)系。

［10］Schneider CP，Schwacha MG，Chaudry IH.The role of in-medulla［J］.Circulation，2004，110(23):3560 terleukin-10 in the regulation of the systemic inflammatory［13］Padmini E.Physiological adaptations of stressed fish to polresponse following trauma-hemorrhage［J］.Biochim Bio-luted environments:role of heat shock proteins［J］.Rev phys Acta，2004，1689(1):22Environ Contam Toxicol，2010，206:1

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2010年8月11日英國《柳葉刀》傳染病期刊報(bào)道［1］，在印度、巴基斯坦和英國發(fā)現(xiàn)一些革蘭陰性腸桿菌科細(xì)菌含有一種特殊的“耐藥基因”，這種耐藥基因編碼一種酶叫新德里金屬 β-酰胺酶(New Delthi Metallo-beta-Lactamase-1，NDM-1)，由于這種酶的存在導(dǎo)致了這些革蘭陰性細(xì)菌對內(nèi)酰胺類抗生素全部耐藥，并且這種耐藥基因可在細(xì)菌中廣泛復(fù)制和轉(zhuǎn)染，攜帶該基因的革蘭陰性細(xì)菌也被稱為“超級細(xì)菌”。目前全球已有許多國家和地區(qū)檢測到了這種超級細(xì)菌，如美國、加拿大、澳大利亞、比利時、荷蘭、新加坡、德國和我國的香港和臺灣地區(qū)等［2］，我國大陸也報(bào)道了3株。目前對這種超級細(xì)菌的報(bào)道非常少，對NDM-1基因來源何種微生物也不清楚。作者通過分析已發(fā)布的NDM-1基因信息，試圖了解該基因的特征，并分析其可能的生物來源。

1 資料與方法

收集美國生物信息中心(NCBI)的GenBank數(shù)據(jù)庫發(fā)布的所有NDM-1基因(截止日期:2010年11月29日)、β-內(nèi)酰胺酶基因以及其他一些相關(guān)基因等。以NDM-1為檢索詞，在GenBank中檢索NDM-1基因，使用Blast生物學(xué)軟件對檢索到的NDM-1基因分別與 GenBank中的基因進(jìn)行比對;使用ClustalW2.0生物學(xué)軟件對NDM-1基因與相關(guān)基因進(jìn)行多序列比較，并使用基因進(jìn)化樹分析NDM-1基因的親緣關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 Blast分析截止到2010年11月29日，以NDM-1為關(guān)鍵詞在GenBank中共檢索到3條基因(HQ259057、HM853678和AB489138)。Blast分析顯示，GenBank中共有9條序列與HQ259057同源性比較高，9條基因序列的基本情況以及與HQ259057的同源性見表1。HM853678基因序列分析結(jié)果與HQ259057非常相似。AB489138由于含有NDM-1基因以外的其他基因序列，故不適宜用上述方法進(jìn)行序列比對。

2.2 多序列比較使用ClustalW2.0生物學(xué)軟件對5條NDM-1基因和30條β-內(nèi)酰胺酶基因進(jìn)行多序列比較。5條 NDM-1基 因 包 括 HQ259057、HM853678、HQ256747.1、HQ171206.1和AB571289.1。30條β-內(nèi)酰胺酶基因從GenBank中隨機(jī)選取，分別來自于肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌及普羅威登斯菌等，覆蓋了超廣譜β-內(nèi)酰胺酶基因的各亞型和部分β-內(nèi)酰胺酶基因。多序列比較結(jié)果顯示，5條NDM-1基因之間，除了HQ171206.1，其余4條基因同源性均在92%以上，而這4條基因與其他30條β-內(nèi)酰胺酶基因之間的同源性得分都在55分以下。進(jìn)化樹見圖1。

表19 條基因序列以及與HQ259057的同源性

圖1 NDM-1基因與30條β-內(nèi)酰胺酶基因的基因進(jìn)化樹

3 討論

NDM-1酶可分解β-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)，因此可使任何含β-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)的抗生素失效。NDM-1基因主要存在于質(zhì)粒DNA結(jié)構(gòu)中，該質(zhì)?？梢栽诩?xì)菌中自由復(fù)制和轉(zhuǎn)染，從而使“超級細(xì)菌”具有傳播和變異的驚人潛能。攜帶NDM-1基因的“超級細(xì)菌”，除了替加環(huán)素和粘菌素以外，對其他抗生素都具有耐藥性，部分株甚至對這兩種抗生素也耐藥?！俺壖?xì)菌”對碳青霉烯類抗生素也具有耐藥性，而碳青霉烯類抗生素通常被認(rèn)為是治療耐藥性感染病的最后方法。大多數(shù)超級細(xì)菌出現(xiàn)在大腸桿菌和肺炎克雷伯菌中。

作者的分析結(jié)果顯示，HQ259057與HQ259057.1、HQ256747.1、HQ162469.1、FN396876.1、HQ171206.1、AB571289.1、HM853678.1、CP000157.1、CP001804.1的同源性比較高。前7個基因是2010年新分離的NDM-1基因或者是包括 NDM-1基因的大基因。CP000157.1是海濱赤細(xì)菌全基因組。海濱赤細(xì)菌是生活在海水里的一種微生物，主要黏附在海藻上［3］。CP000157.1與HQ259057同源性達(dá)69%的高同源性部分表達(dá)一種蛋白(ABC63608:beta-lactamaseⅡ:青霉素酶)。CP1001804.1是嗜鹽海洋粘菌全基因組，嗜鹽海洋粘菌是生活在海洋中的一種嗜鹽菌［4］。CP1001804.1中雖然沒有NDM-1基因，但是與HQ259057的同源性高達(dá)70%，高同源性部分表達(dá)一種蛋白質(zhì)為金屬β-酰胺酶家族。這是否能說明HQ259057與這兩種細(xì)菌有一定的親緣關(guān)系或者HQ259057有可能來源于上述兩種細(xì)菌，還需要進(jìn)一步分析研究。

多序列比較結(jié)果顯示，5條NDM-1基因并不完全相同，存在一定的差異，并且還有可能存在較大的差異;NDM-1基因與β-內(nèi)酰胺酶基因的同源性很低，在進(jìn)化樹上，NDM-1基因與β-內(nèi)酰胺酶基因位于不同的分枝，提示NDM-1基因并非來源于β-內(nèi)酰胺酶的基因。

綜上所述，NDM-1基因之間存在差異，NDM-1基因并非來源于β-內(nèi)酰胺酶基因，而有可能來自兩株主要生活在海洋中的細(xì)菌。隨著有關(guān)NDM-1基因報(bào)道的增多，NDM-1基因差別是否增加，攜帶不同NDM-1基因的細(xì)菌的耐藥性會否有區(qū)別也有待于進(jìn)一步研究。

［1］Kumarasamy KKM，Toleman MA，Walsh TR，et al.Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India，Pakistan，and the UK:a molecular，biological，and epidemiological study［J］.Lancet Infect Dis，2010，10(9): 597

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Character of NDM-1 gene

WANG Guoqiang1)，NIU Juxia2)，XING Shanxia2)1)Clinical Laboratory，the First Affiliated Hospital，Xinxiang Medical University，Weihui 453100 2)Department of Pharmacy，Infectious Disease Hospital of Xinxiang City，Xinxiang 453000

NDM-1;superbug;gene evolution

Aim:To study the character of New Delthi Metallo-beta-lactamase-1(NDM-1)gene.Methods:Blast bioinformation software was used to compare the genes retrieved from NCBI with“NDM-1”，and ClustalW2.0 bioinformation software was used for the comparison between five NDM-1 genes and 30 beta-lactamase genes.Results:There were nine higher homologous gene sequences with NDM-1 gene in GenBank，among which two marine bacteria with homology of 69%and 70%.The homologous score between 5 NDM-1 gene sequences and 30 beta-lactamase gene sequences was low (under 60%)，and NDM-1 gene sequences and beta-lactamase gene sequences were separately on different branch of gene evolution tree.Conclusion:NDM-1 gene might not come from beta-lactamase gene，which may come from two marine bacteria.

R372

10.3969/j.issn.1671-6825.2012.04.039

(2011-05-08收稿 責(zé)任編輯王 曼)