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候选门辐射类群（Candidate Phyla Radiation，CPR）由一类基因组高度简化且代谢能力有限的微生物组成，包括缺乏合成核苷酸和氨基酸的能力。先前研究揭示，CPR基因组中存在出乎意料丰富的抗微生物耐药相关基因，其中甲基转移酶（methyltransferases，MTs）占已检测耐药决定因子的比例高达47.34%。在本研究中，我们考察了12,552个CPR基因组中MTs的分布、多样性及潜在功能，重点关注其在抗微生物耐药性和限制-修饰（restriction-modification，R-M）系统中的作用。我们采用BLASTp进行序列相似性搜索，随后利用NCBI保守结构域数据库（Conserved Domain Database，CDD）进行结构域验证。同时，对与这些系统相关的推定限制性内切酶（restriction endonucleases，REs）也进行了鉴定和分析。我们共检测到20,232个耐药相关MTs、7,391个类hsdM MTs和4,737个REs，揭示出在CPR基因组中，相较于REs，推定具有功能的MTs具有较高的普遍性。功能性CPR MTs和REs与已知细菌同源物相比表现出广泛的序列分化，并且其结构域多样性和功能复杂性均高于细菌对应物。我们对筛选出的高置信度MT候选基因在大肠杆菌BL21中进行了异源表达，并采用BIOLOG表型分析和抗微生物药物敏感性测试进行表征。转化菌株表现出对丙酮酸甲酯作为碳源的利用能力增强，而未检测到显著的抗微生物耐药表型。总体而言，这些结果表明，CPR编码的MTs主要与R-M系统相关，其作用更可能是支持对外源DNA的防御并促进核苷酸回收利用，而非直接介导抗微生物耐药性。本研究为理解CPR细菌的适应策略以及MTs在代谢高度精简微生物中的多功能作用提供了新的见解。
候选门辐射（Candidate Phyla Radiation, CPR）由一类基因组高度缩减且代谢能力有限的微生物组成，包括无法合成核苷酸和氨基酸。既往研究表明，CPR基因组中存在出人意料的丰富抗微生物耐药相关基因，其中甲基转移酶（methyltransferases, MTs）占检测到的耐药决定子的比例高达47.34%。在本研究中，我们考察了12,552个CPR基因组中MTs的分布、多样性及潜在功能，重点关注其在抗微生物耐药性和限制-修饰（restriction-modification, R-M）系统中的作用。首先采用BLASTp进行序列相似性检索，随后利用NCBI保守结构域数据库（Conserved Domain Database, CDD）进行结构域验证。同时，还鉴定并分析了与这些系统相关的推定限制性内切酶（restriction endonucleases, REs）。
我们共检测到20,232个耐药相关MTs、7,391个类hsdM MTs以及4,737个REs，结果显示在CPR基因组中，相较于REs，推定具有功能性的MTs具有较高的普遍性。具有功能的CPR MTs和REs与已知细菌同源物相比表现出广泛的序列分化，并且其结构域多样性和功能复杂性均高于细菌对应物。我们选择部分高置信度MT候选基因，在大肠杆菌BL21中进行异源表达，并采用BIOLOG表型分析和抗微生物药物敏感性试验对其进行表征。转化菌株表现出对丙酮酸甲酯作为碳源的利用增强，而未检测到显著的抗微生物耐药表型。
总体而言，这些结果表明，CPR编码的MTs主要与R-M系统相关，其功能更可能是支持对外源DNA的防御并促进核苷酸清除利用，而非直接介导抗微生物耐药性。本研究为理解CPR细菌的适应策略以及MTs在代谢精简型微生物中的多功能作用提供了新的见解。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.13.738296v1?rss=1
🏷️ 候选门辐射类群 甲基转移酶 限制-修饰系统 抗微生物耐药 基因组分析