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铜绿假单胞菌是一种机会致病菌，可在免疫功能低下个体中引起严重感染，例如囊性纤维化患者，在这类患者中该菌通常形成生物膜。环丙沙星被广泛用于治疗铜绿假单胞菌感染，但由于生物膜的形成，其疗效可能显著降低。尽管许多与生物膜形成或环丙沙星耐药相关的单个基因已得到表征，但与抗生素挑战相关的铜绿假单胞菌生物膜适应性的遗传基础仍未得到充分阐明。 在本研究中，我们采用全基因组筛选方法，检测基因破坏或基因表达改变对暴露于不同浓度环丙沙星的铜绿假单胞菌生物膜存活的影响。通过将生物膜样本与在有无环丙沙星条件下于12 h、24 h和48 h收集的浮游样本进行比较，鉴定出影响生物膜状态下适应性的基因。结果显示，与c-di-GMP调控和Gac/Rsm信号传导相关的基因是在有无环丙沙星条件下调控生物膜形成的主要调节因子。此外，还鉴定出一组对生物膜适应性至关重要的基因，这些基因涉及呼吸作用、代谢过程（尤其是多胺代谢）以及多种转运和外排系统。 环丙沙星还特异性地对鞭毛功能和Psl产生施加了选择压力，而这两者对于早期生物膜的存活至关重要。此外，在高浓度环丙沙星条件下，CPA基因簇（PA5448-PA5451和PA5455-PA5456）以及肽聚糖补救性循环途径中的转座子插入在晚期生物膜中表现出适应性降低，这表明细胞包膜完整性有利于成熟生物膜的维持。本研究鉴定了在有无环丙沙星条件下、不同成熟阶段生物膜存活的重要决定因素，并提示了抗生物膜药物开发的潜在治疗靶点。
铜绿假单胞菌生物膜暴露于环丙沙星后的应答中重要基因的鉴定 | bioRxiv
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铜绿假单胞菌生物膜暴露于环丙沙星后的应答中重要基因的鉴定
Meng Wang，Emma R Holden，Muhammad R Yasir，Sarah Bastkowski，Keith Turner，Leanne P Sims，Matthew W Gilmour，Ian G W Charles，Mark A Webber
doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728104
Meng Wang 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者 Meng Wang 的 ORCID 记录
Emma R Holden 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者
Muhammad R Yasir 2 Quadram Institute Bioscience； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者
Sarah Bastkowski 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者 Sarah Bastkowski 的 ORCID 记录
Keith Turner 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者 Keith Turner 的 ORCID 记录
Leanne P Sims 2 Quadram Institute Bioscience； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者
Matthew W Gilmour 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者 Matthew W Gilmour 的 ORCID 记录
Ian G W Charles 3 Quadrum Institute 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者
Mark A Webber 1 Quadram Institute； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在本站搜索此作者
通讯作者： mark.webber{at}quadram.ac.uk
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摘要
铜绿假单胞菌是一种机会致病菌，可在免疫功能低下个体中引起严重感染，例如囊性纤维化患者，在这类患者中该菌常形成生物膜。环丙沙星被广泛用于治疗铜绿假单胞菌感染，但由于生物膜形成，其疗效可显著降低。尽管许多与生物膜形成或环丙沙星耐药相关的单个基因已得到表征，但与抗生素挑战相关的铜绿假单胞菌生物膜适应性的遗传基础仍未被完全阐明。在本研究中，我们采用全基因组筛选，检测基因破坏或基因表达改变对暴露于不同浓度环丙沙星的铜绿假单胞菌生物膜存活的影响。通过将生物膜样本与在有无环丙沙星条件下于 12 h、24 h 和 48 h 收获的浮游样本进行比较，鉴定出影响生物膜环境下适应性的基因。
与 c-di-GMP 调控和 Gac/Rsm 信号传导相关的基因被鉴定为在有无环丙沙星存在时生物膜形成的主要调控因子。此外，还鉴定出一组参与呼吸、代谢（尤其是多胺代谢）以及多种转运和外排系统的基因，这些基因对生物膜适应性具有重要作用。
环丙沙星特异性地对鞭毛功能和 Psl 产生施加了选择压力，而这两者对早期生物膜中的存活至关重要。此外，CPA 基因簇（PA5448-PA5451 和 PA5455-PA5456）以及补救性肽聚糖回收途径中的转座子插入，在高浓度环丙沙星处理下的晚期生物膜中表现出适应性降低，提示细胞包膜完整性有利于成熟生物膜。本研究鉴定了在有无环丙沙星存在条件下、不同成熟阶段生物膜存活的重要决定因素，并提示了抗生物膜药物开发的潜在治疗靶点。
利益冲突声明 已声明资助信息 英国生物技术与生物科学研究理事会（BBSRC） BB/X008436/1 BB/X011011/1 BBS/E/QU/230002B BB/CCG2260/1
版权 本预印本的。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议提供。
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发表于 2026 年 5 月 29 日。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728104v1?rss=1
🏷️ 铜绿假单胞菌 生物被膜 环丙沙星 抗生素适应性 全基因组筛选 外排系统