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接合质粒是一类可在细菌细胞之间高效转移的可移动遗传元件。尽管它们能够向受体引入诸如抗生素耐药性等有益性状，但也可能表现为遗传寄生物。因此，可以预期细菌已经进化出阻止质粒接合的屏障。然而，这些屏障的分布及其潜在机制仍然知之甚少。在本研究中，我们对364株多样化的机会致病菌鲍曼不动杆菌进行了大规模分析，将其作为广宿主范围接合质粒R388和RP4的受体。宿主对接合易感性存在显著差异，且与系统发育关联有限，这提示存在多种质粒特异性且快速进化的屏障。功能遗传学分析揭示了核心基因的作用，指向上位性或遗传背景效应。这一点可由此前未被认识到的H-NS表达在缓解接合屏障中的作用加以说明，而且这种作用具有菌株依赖性。 最重要的是，我们鉴定出三种新的免疫系统，可保护细菌免受R388和RP4接合的侵害。它们在该物种内的斑块状分布，以及其同源物在细菌中的分布，表明它们构成了一个针对接合的动态免疫系统库的一部分。Ishtar系统通过推定的HEPN核酸内切酶结构域促进质粒丢失，而Namtar和Attar则感知R388 IV型分泌系统（T4SS）的不同组分，从而触发一种不增殖、能量耗竭的状态，这类似于抗噬菌体防御中的流产性感染反应。对接合过程的活细胞成像显示，Namtar可使作为受体的大肠杆菌细胞停止分裂，从而通过阻断质粒经由水平和垂直传播的扩散，在群体水平上赋予免疫。存在专门靶向T4SS组分的免疫系统，表明接合质粒所施加的选择劣势可能比此前认为的更大。本研究揭示了细菌免疫的另一层面，其靶向的是一类推动抗生素耐药性传播的遗传元件。
接合质粒是一类可在细菌细胞之间高效转移的移动遗传元件。尽管它们能够为受体引入诸如抗生素耐药性等有益性状，但也可能表现为遗传寄生体。因此，可以预期细菌已经进化出针对质粒接合的屏障。然而，这些屏障的分布及其潜在机制仍知之甚少。在本研究中，我们以机会致病菌鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的364株多样化菌株为受体，对广宿主范围接合质粒R388和RP4进行了大规模分析。宿主对接合易感性存在显著差异，且与系统发育的关联有限，这提示存在多种质粒特异性且快速进化的屏障。功能遗传学分析揭示了核心基因的作用，表明其中可能涉及上位性或遗传背景效应。此前尚未被认识到的H-NS表达在缓解接合屏障中的作用即为一例，并且这种作用具有菌株依赖性。
最重要的是，我们鉴定出三种新的免疫系统，可保护细菌免受R388和RP4接合的影响。它们在该物种内呈斑块状分布，其同源系统在细菌中的分布也具有类似特征，这表明它们属于一个动态变化的、针对接合的免疫系统库。其中，Ishtar系统通过推定的HEPN核酸酶结构域促进质粒丢失；而Namtar和Attar则感知R388 IV型分泌系统（T4SS）的不同组分，从而触发一种不增殖且能量耗竭的状态，这类似于抗噬菌体防御中的流产性感染反应。对接合过程的活细胞成像显示，Namtar可阻止大肠杆菌（Escherichia coli）受体细胞分裂，从而通过抑制水平传播和垂直传播，赋予群体层面的抗质粒扩散免疫力。存在专门靶向T4SS组分的免疫系统，说明接合质粒所施加的选择劣势可能比此前认为的更大。本研究揭示了细菌免疫的另一层面，其靶向的是一类推动抗生素耐药性传播的遗传元件。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.06.735840v1?rss=1
🏷️ 细菌免疫系统 接合质粒 IV型分泌系统 鲍曼不动杆菌 抗生素耐药传播 流产性感染样防御