新德里金屬β-酰胺酶基因特征

王國戧，牛菊霞，邢善霞

1)新鄉醫學院第一附屬醫院檢驗科衛輝 453100 2)新鄉市傳染病醫院藥劑科新鄉 453000

△男，1972年6月生，碩士，副主任檢驗技師，研究方向:微生物與免疫學，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金屬β-酰胺酶基因特征

王國戧1)△，牛菊霞2)，邢善霞2)

1)新鄉醫學院第一附屬醫院檢驗科衛輝 453100 2)新鄉市傳染病醫院藥劑科新鄉 453000

△男，1972年6月生，碩士，副主任檢驗技師，研究方向:微生物與免疫學，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金屬β-酰胺酶;超級細菌;基因進化

目的:研究新德里金屬β-酰胺酶(NDM-1)基因的特征，分析其可能的來源。方法:在美國生物信息中心(NCBI)檢索NDM-1基因，使用Blast生物學軟件對檢索到的基因與GenBank進行比對。使用ClustalW2.0生物學軟件，對5條NDM-1基因和30條各亞型β-內酰胺酶基因進行多序列比較。結果:在NCBI中檢索到3條NDM-1基因，與GenBank比較后共發現9條基因序列與NDM-1基因同源性較高，其中2條為兩株海洋細菌的部分基因序列(同源性達69%和70%)。選擇5條NDM-1基因與30條β-內酰胺酶基因進行多序列比較，同源性均很低，在基因進化樹上NDM-1基因與β-內酰胺酶基因位于不同分枝。結論:NDM-1基因并非來源于β-內酰胺酶基因，NDM-1基因可能與兩株海洋細菌有一定的親緣關系。

［10］Schneider CP，Schwacha MG，Chaudry IH.The role of in-medulla［J］.Circulation，2004，110(23):3560 terleukin-10 in the regulation of the systemic inflammatory［13］Padmini E.Physiological adaptations of stressed fish to polresponse following trauma-hemorrhage［J］.Biochim Bio-luted environments:role of heat shock proteins［J］.Rev phys Acta，2004，1689(1):22Environ Contam Toxicol，2010，206:1

［11］Bakau B，Weissman J，Horwich A.Molecular chaperones［14］Ding XZ，Fernandez Prada CM，Bhattacharjee AK，et al.O-and protein quality control［J］.Cell，2006，125(3):443ver-expression of hsp-70 inhibits bacterial lipopolysaccha-

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2010年8月11日英國《柳葉刀》傳染病期刊報道［1］，在印度、巴基斯坦和英國發現一些革蘭陰性腸桿菌科細菌含有一種特殊的“耐藥基因”，這種耐藥基因編碼一種酶叫新德里金屬 β-酰胺酶(New Delthi Metallo-beta-Lactamase-1，NDM-1)，由于這種酶的存在導致了這些革蘭陰性細菌對內酰胺類抗生素全部耐藥，并且這種耐藥基因可在細菌中廣泛復制和轉染，攜帶該基因的革蘭陰性細菌也被稱為“超級細菌”。目前全球已有許多國家和地區檢測到了這種超級細菌，如美國、加拿大、澳大利亞、比利時、荷蘭、新加坡、德國和我國的香港和臺灣地區等［2］，我國大陸也報道了3株。目前對這種超級細菌的報道非常少，對NDM-1基因來源何種微生物也不清楚。作者通過分析已發布的NDM-1基因信息，試圖了解該基因的特征，并分析其可能的生物來源。

1 資料與方法

收集美國生物信息中心(NCBI)的GenBank數據庫發布的所有NDM-1基因(截止日期:2010年11月29日)、β-內酰胺酶基因以及其他一些相關基因等。以NDM-1為檢索詞，在GenBank中檢索NDM-1基因，使用Blast生物學軟件對檢索到的NDM-1基因分別與 GenBank中的基因進行比對;使用ClustalW2.0生物學軟件對NDM-1基因與相關基因進行多序列比較，并使用基因進化樹分析NDM-1基因的親緣關系。

2 結果

2.1 Blast分析截止到2010年11月29日，以NDM-1為關鍵詞在GenBank中共檢索到3條基因(HQ259057、HM853678和AB489138)。Blast分析顯示，GenBank中共有9條序列與HQ259057同源性比較高，9條基因序列的基本情況以及與HQ259057的同源性見表1。HM853678基因序列分析結果與HQ259057非常相似。AB489138由于含有NDM-1基因以外的其他基因序列，故不適宜用上述方法進行序列比對。

2.2 多序列比較使用ClustalW2.0生物學軟件對5條NDM-1基因和30條β-內酰胺酶基因進行多序列比較。5條 NDM-1基 因 包 括 HQ259057、HM853678、HQ256747.1、HQ171206.1和AB571289.1。30條β-內酰胺酶基因從GenBank中隨機選取，分別來自于肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌及普羅威登斯菌等，覆蓋了超廣譜β-內酰胺酶基因的各亞型和部分β-內酰胺酶基因。多序列比較結果顯示，5條NDM-1基因之間，除了HQ171206.1，其余4條基因同源性均在92%以上，而這4條基因與其他30條β-內酰胺酶基因之間的同源性得分都在55分以下。進化樹見圖1。

表19 條基因序列以及與HQ259057的同源性

圖1 NDM-1基因與30條β-內酰胺酶基因的基因進化樹

3 討論

NDM-1酶可分解β-內酰胺環結構，因此可使任何含β-內酰胺環結構的抗生素失效。NDM-1基因主要存在于質粒DNA結構中，該質粒可以在細菌中自由復制和轉染，從而使“超級細菌”具有傳播和變異的驚人潛能。攜帶NDM-1基因的“超級細菌”，除了替加環素和粘菌素以外，對其他抗生素都具有耐藥性，部分株甚至對這兩種抗生素也耐藥。“超級細菌”對碳青霉烯類抗生素也具有耐藥性，而碳青霉烯類抗生素通常被認為是治療耐藥性感染病的最后方法。大多數超級細菌出現在大腸桿菌和肺炎克雷伯菌中。

作者的分析結果顯示，HQ259057與HQ259057.1、HQ256747.1、HQ162469.1、FN396876.1、HQ171206.1、AB571289.1、HM853678.1、CP000157.1、CP001804.1的同源性比較高。前7個基因是2010年新分離的NDM-1基因或者是包括 NDM-1基因的大基因。CP000157.1是海濱赤細菌全基因組。海濱赤細菌是生活在海水里的一種微生物，主要黏附在海藻上［3］。CP000157.1與HQ259057同源性達69%的高同源性部分表達一種蛋白(ABC63608:beta-lactamaseⅡ:青霉素酶)。CP1001804.1是嗜鹽海洋粘菌全基因組，嗜鹽海洋粘菌是生活在海洋中的一種嗜鹽菌［4］。CP1001804.1中雖然沒有NDM-1基因，但是與HQ259057的同源性高達70%，高同源性部分表達一種蛋白質為金屬β-酰胺酶家族。這是否能說明HQ259057與這兩種細菌有一定的親緣關系或者HQ259057有可能來源于上述兩種細菌，還需要進一步分析研究。

多序列比較結果顯示，5條NDM-1基因并不完全相同，存在一定的差異，并且還有可能存在較大的差異;NDM-1基因與β-內酰胺酶基因的同源性很低，在進化樹上，NDM-1基因與β-內酰胺酶基因位于不同的分枝，提示NDM-1基因并非來源于β-內酰胺酶的基因。

綜上所述，NDM-1基因之間存在差異，NDM-1基因并非來源于β-內酰胺酶基因，而有可能來自兩株主要生活在海洋中的細菌。隨著有關NDM-1基因報道的增多，NDM-1基因差別是否增加，攜帶不同NDM-1基因的細菌的耐藥性會否有區別也有待于進一步研究。

［1］Kumarasamy KKM，Toleman MA，Walsh TR，et al.Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India，Pakistan，and the UK:a molecular，biological，and epidemiological study［J］.Lancet Infect Dis，2010，10(9): 597

［2］ Hammerum AM，Toleman MA，Hansen F，et al.Global spread of New Delhi metallo-β-lactamase 1［J］.Lancet Infect Dis，2010，10(12):829

［3］Oh HM，Giovannoni SJ，Ferriera S，et al.Complete genome sequence of Erythrobacter litoralis HTCC2594［J］.J Bacteriol，2009，191(7):2419

［4］Ivanova N，Daum C，Lang E，et al.Complete Genome sequence of Haliangium ochraceum type strain(SMP-2t)［J］.Stand Genomic Sci，2010，2(1):96

Character of NDM-1 gene

WANG Guoqiang1)，NIU Juxia2)，XING Shanxia2)1)Clinical Laboratory，the First Affiliated Hospital，Xinxiang Medical University，Weihui 453100 2)Department of Pharmacy，Infectious Disease Hospital of Xinxiang City，Xinxiang 453000

NDM-1;superbug;gene evolution

Aim:To study the character of New Delthi Metallo-beta-lactamase-1(NDM-1)gene.Methods:Blast bioinformation software was used to compare the genes retrieved from NCBI with“NDM-1”，and ClustalW2.0 bioinformation software was used for the comparison between five NDM-1 genes and 30 beta-lactamase genes.Results:There were nine higher homologous gene sequences with NDM-1 gene in GenBank，among which two marine bacteria with homology of 69%and 70%.The homologous score between 5 NDM-1 gene sequences and 30 beta-lactamase gene sequences was low (under 60%)，and NDM-1 gene sequences and beta-lactamase gene sequences were separately on different branch of gene evolution tree.Conclusion:NDM-1 gene might not come from beta-lactamase gene，which may come from two marine bacteria.

R372

10.3969/j.issn.1671-6825.2012.04.039

(2011-05-08收稿 責任編輯王 曼)