col質粒

col質粒

col質粒(col plasmid)因首先發現於大腸桿菌中而得名,該質粒含有編碼大腸桿菌素的基因,大腸桿菌素是一種細菌蛋白,只殺死近緣且不含Col質粒的菌株,而宿主不受其產生的細菌素的影響。 col質粒有不同的結構和功能,有些具有傳遞性,可以通過接合作用自主傳遞;有些是非傳遞性的,但可以通過其它傳遞質粒誘動而聯合傳遞。col質粒和R質粒的傳遞性質粒誘動而聯合傳遞。col質粒和R質粒的傳遞性在耐藥性細菌素原桿菌的演變中起著重要的作用,對腸道正常菌群的生態平衡也有一定的影響。

col質粒的概述

col質粒(Col plasmid)因首先發現於大腸桿菌中而得名,該質粒含有編碼大腸桿菌素的基因,大腸桿菌素是一種細菌蛋白,只殺死近緣且不含Col質粒的菌株,而宿主不受其產生的細菌素的影響。由G+細菌產生的細菌素通常也是有質粒基因編碼,有些甚至有些商業價值,例如,一些乳酸細菌產生的細菌素NisinA能強烈抑制某些G+細菌的生長,而被用於食品工業的保藏。

col質粒有不同的結構和功能,有些具有傳遞性,可以通過接合作用自主傳遞;有些是非傳遞性的,但可以通過其它傳遞質粒誘動而聯合傳遞。col質粒和R質粒的傳遞性質粒誘動而聯合傳遞。col質粒和R質粒的傳遞性在耐藥性細菌素原桿菌的演變中起著重要的作用,對腸道正常菌群的生態平衡也有一定的影響。

col質粒接合傳遞過程

雙重耐藥法分離接合子

用53株耐藥性col+供體菌與KI接合配對,以RIF、TC(SM、CM)為選擇標記分離接合子。結果有10株供體的耐藥標記(R質粒)和col質粒共同傳遞給K22,使之出現耐藥產大腸菌素的新表型,其中NPEC7株,ETEC、EPEC、EAEC各1株。經測定,每一配對組中各個接合子的耐藥譜基本一致。有3個配對組僅發生R質粒傳遞。用單重耐藥法對比實驗分離到單獨col質粒轉移接合子。說明col質粒和R質粒在接合作用中發生分離而獨自傳遞。

單種耐藥法分離接合子

用8株敏感性col十供體菌與K接合配對,以受體菌的RIF為選擇標記分離接合子,結果有5株供體的col質粒傳遞給K22,其中ETEC2株,NPEC、EPEC、EIE各1株。

接合子質粒電泳分析

對13株接合子及其供體進行質粒電泳比較,3株耐藥col+接合子僅顯示一條與它們供體相平行的大質粒帶,均表達出3種耐藥標記。說明這些傳遞性col質粒攜帶耐藥基因。.5株耐藥col+接合子顯示大、小二種質粒帶,1株顯示二大質粒帶,推測耐藥基因和col質粒不在同一複製子上。在3株敏感col接合子中,2株僅顯示1條大帶,1株出現2條比供體菌(有大、小2條)大帶小而比小帶大的區帶,可能在接合傳遞過程中,大質粒離解為2個較小的質粒 。

col接合子穩定性觀察

將col+接合子接種保種半固體置室溫保存,每月重測一次大腸菌素。結果6組接合子中均有個別子代菌落喪失產大腸菌素的性能,其他株/組保種2-8個月仍能產生大腸菌素,但其性能變得不穩定,重測抑菌圈變小。只有4組接合子遺傳性狀一直較穩定。經藥敏試驗,10株耐藥col十接合子在保種期間耐藥譜基本不變。通過質粒電泳比較,喪失大腸菌素的接合子質粒圖譜與未喪失的基本相同。說明細菌素的喪失並非col質粒丟失所致,而是col質粒受到未明因素的阻遏得不到表達。

大腸桿菌col質粒的檢測及其實際套用

細菌素的產生主要由細菌的質粒所介導。在正常的大腸桿菌及其它腸桿菌科的細菌中,可以攜帶產生大腸菌素的col質粒。同一細菌體內(微環境中)R質粒可以和col質粒共存或互相排斥(同一不相容群)。另一方面,col質粒攜帶菌與共居的腸道桿菌可以產生不同程度的拮抗作用。因此,不同的R質粒與不同的col質粒之間又可存在上述雙重的生態平衡關係。檢測628株大腸桿菌的col質粒,並從全敏感菌株中篩選出9株col質粒攜帶菌,檢測了它們對100株多重耐藥的腸道致病菌的抗菌作用,並探討了col質粒在自身鑑別及細菌分類上的套用。

202株源自新生兒的大腸桿菌,col質粒陽性菌占42株(陽性率為20.79%),其中R質粒陽性的菌株有14.75%攜帶col質粒;R質粒陰性菌株有30%攜帶col質粒。426株源自豬糞便的大腸桿菌,col質粒陽性菌占98株。R質粒陽性菌株26.56%攜帶col質粒;R質粒陰性菌18.38%攜帶col質粒。經x2檢驗,x2=3.70,P>0.05,故可認為兩組無顯著差異。

上述兩組的x2檢驗結果不盡一致,其原因可能很多,但col質粒的多樣性可能是重要因素之一。選取從全敏感菌株中所檢出的10株col質粒攜帶菌,對15株不同的指示菌進行抗菌試驗,重複多次,結果表明有9株col斗菌株對這15株受檢的指示菌的抗菌譜不同,但每次結果相符,提示該結果既可用於col質粒的自身鑑別,亦可時用於細菌的分類。因此認為該9株col質粒的結構及表型均不相同,有可能從中篩選出抗菌譜較廣的col質粒攜帶菌值得進一步研究。

抗菌作用

從上述全敏感菌株中篩選出的9株col大腸桿菌,另有3株col標準菌株及實驗室保存的2株col+菌株,檢測它們對100株腸道病原菌的抗菌作用。可以看出14株col+菌株對100株致病菌的抗菌譜均不一致,其中以B128、B246及p413的抗菌效果較好。如果把兩種col質粒抗菌率相加(因有一部分抗菌作用沒有交叉)則抗菌率可以提高。例如B123和p413對ETEC的相加抗菌率為97.37%;B128和B246對多耐痢菌相加抗菌率為60%。上述從健康人與動物全敏感菌株中可能篩選到抗菌力較強的colicin產生菌,為動物體內及人體內提供拮抗作用較好的菌株 。

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