利用 Xer 的整合型移动元件之间的分子相互作用驱动了霍乱大流行的演化

XerC和XerD是广泛存在于细菌中的重组酶，专门负责染色体二聚体的解离。在细胞分裂蛋白FtsK的激活下，它们会在染色体上的特定位点dif处引入一次交换。已有多种利用Xer系统的整合性移动元件（IMEX）被报道。IMEX可劫持XerCD，以不依赖FtsK的方式整合至dif位点。其中最著名的IMEX是霍乱弧菌（Vibrio cholerae）的CTX{Phi}噬菌体，其编码霍乱毒素。霍乱弧菌分离株通常含有多个按顺序整合的IMEX，形成阵列。在当前霍乱大流行谱系中，在另一种IMEX——TLC{Phi}（Toxin-Linked Cryptic，毒素相关隐匿型元件）整合之后，CTX{Phi}整合到霍乱弧菌主染色体的dif位点difI。TLC{Phi}与CTX{Phi}严格的整合顺序，曾通过一种dif位点校正假说加以解释：即当前大流行分离株环境祖先中的difI位点原本无功能，而TLC{Phi}的整合对其进行了校正。在本研究中，我们追踪了环境分离株和大流行分离株中difI变体及IMEX的遗传传承。我们表明，IMEX阵列会发生与核心基因组系统发育不一致的重排，而且在大流行谱系中，TLC{Phi}的整合先于CTX{Phi}的整合。我们证明，环境分离株和大流行分离株中的difI位点在二聚体解离和CTX{Phi}整合方面具有同等功能，并表明TLC{Phi}和另一种IMEX——VGJ{Phi}——编码一种Xer激活因子，能够促进CTX{Phi}整合，这为环境分离株和大流行分离株中IMEX整合顺序提供了另一种解释。

XerC和XerD是广泛存在于细菌中的重组酶，专门负责染色体二聚体的解离。当受到细胞分裂蛋白FtsK激活时，它们会在染色体上的特定位点dif处添加一次交换。

已有若干利用Xer系统的整合型可移动元件（IMEX）被报道。IMEX通过劫持XerCD，以不依赖FtsK的方式整合到dif位点。最引人注目的IMEX是霍乱弧菌的CTXΦ噬菌体，其编码霍乱毒素。霍乱弧菌分离株通常含有多个依次整合的IMEX，形成串联阵列。

在当前霍乱大流行谱系中，在另一种IMEX——TLCΦ（Toxin-Linked Cryptic，毒素相关隐秘噬菌体）——整合之后，CTXΦ整合到了霍乱弧菌主染色体的dif位点difI中。TLCΦ与CTXΦ严格的整合顺序曾通过一种dif位点校正假说加以解释：即当前大流行分离株环境祖先中的difI位点原本无功能，而TLCΦ的整合对其进行了校正。

在本研究中，我们追踪了环境分离株和大流行分离株中difI变体及IMEX的遗传传承。我们表明，IMEX阵列会发生与核心基因组系统发育不一致的重排，且在大流行谱系中，TLCΦ的整合先于CTXΦ的整合。我们证明，环境分离株和大流行分离株中的difI位点在二聚体解离和CTXΦ整合方面具有同等功能，并表明TLCΦ及另一种IMEX——VGJΦ——编码一种Xer激活因子，可促进CTXΦ整合。这提示，对于环境分离株和大流行分离株中IMEX整合顺序，还存在另一种解释。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.12.731946v1?rss=1

🏷️ 霍乱弧菌 整合型移动元件 Xer重组系统 CTX噬菌体 基因组重排 大流行演化