溶藻弧菌中类霍乱弧菌超级整合子的发现及其结构、功能研究

细菌整合子主要分为I、II、III、IV型整合子，前三型与细菌耐药基因的传播密切相关。IV型整合子又称超级整合子(SI)，目前已经在45种细菌中发现SI，SI被认为是整合子的祖先，提供了其它型整合子基因盒的来源。部分已经明确功能的霍乱弧菌SI基因盒主要与细菌的毒力、耐药及代谢功能相关。溶藻弧菌是一种对人类和海水动物危害严重的病原菌，目前对于其致病机理还不清楚，尤其是缺少对关键致病因子的了解。我们在溶藻弧菌中发现了类似霍乱弧菌的SI，并且其倾向分布于致病株中，这是第一次在溶藻弧菌中发现SI。本项目拟证实溶藻弧菌存在SI，并对其结构、功能进行研究。这将为探索溶藻弧菌致病机制，发现新的致病基因打开新的通道；为溶藻弧菌耐药现象以及其它细菌的耐药基因和功能不清的基因来源提供可能的解释。同时，本研究也使我们更深入理解细菌整合子－基因盒系统在细菌基因水平转移、适应性进化中所扮演的重要角色。

本项目对溶藻弧菌中存在的多种可移动遗传元件进行了调查，重点对溶藻弧菌中的超级整合子（SI）的结构和功能进行了解析。通过构建FOSMID文库、亚克隆以及基因组测序等手段获得了溶藻弧菌E333 多个包含SI的片段序列，总计长度达到85Kb，接近全长。发现溶藻弧菌SI至少包含138个基因盒，其中只有38个基因盒功能可以预测，其余均为未知功能的编码基因，已知功能的基因主要参与代谢、抗逆性、物质转运、信号转导、转录调控等多种功能，多数与代谢相关。溶藻弧菌SI的attC位点在单株内高度多样化，显示出基因盒频繁地与其它菌株进行交流。在链霉素存在的情况下，SI中的10个假想基因的表达并没有显著变化；在限铁剂存在的情况下，SI中的10个假想基因的表达与对照相比显著降低，进而表明SI基因盒的基因能够对外界的刺激做出响应，并非沉默的基因。溶藻弧菌中存在的多种可移动遗传元件表明其在进化中存在非常频繁的基因交流，这也是溶藻弧菌高度遗传多样性的原因。SI阳性株与SI阴性株相比，对21种抗生素的耐药率没有显著不同，因此无法肯定具有SI的株就具有高的耐药率。此外，在分离溶藻弧菌的过程中我们也发现了3个细菌新种。