近日，西北大學生命科學學院張亞妮教授團隊在Nucleic Acids Research（IF=16.7）期刊上發(fā)表了題為“A plasmid-encoded inactive toxin–antitoxin system MtvT/MtvA regulates plasmid conjugative transfer and bacterial virulence in Pseudomonas aeruginosa”的研究論文（https://doi.org/10.1093/nar/gkaf075），該研究系統(tǒng)闡述了一個質(zhì)粒編碼的II型失活毒素-抗毒素（Toxin-antitoxin, TA）系統(tǒng)MtvT/MtvA（MtvTA）對質(zhì)粒水平轉移和細菌致病性的調(diào)控機制。

接合型質(zhì)粒是細菌耐藥基因傳播的主要載體，也是細菌基因組進化的主要驅動者。TA系統(tǒng)通常由穩(wěn)定的毒素和不穩(wěn)定的抗毒素組成，毒素蛋白能夠作用于基本細胞進程來殺死或抑制細菌生長。TA系統(tǒng)廣泛存在于接合型質(zhì)粒上，可通過“分離后致死效應”（Post-Segregational killing，PSK）來維持質(zhì)粒的穩(wěn)定性。目前TA系統(tǒng)被分為八種類型，其中II型是分布最廣和研究最多的TA系統(tǒng)。

研究團隊分離發(fā)現(xiàn)了一株臨床多重耐藥銅綠假單胞菌PAD8（P. aeruginosa PAD8），該菌株含有一個大小為140, 000 bp的接合型質(zhì)粒pPAD8。序列分析發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pPAD8上編碼了一個II型TA的MtvTA系統(tǒng)。雖然MtvT被注釋為毒素蛋白，但在本研究中并未發(fā)現(xiàn)其毒性，因此，研究認為MtvTA為一個失活的II型TA系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)缺失mtvTA后，pPAD8質(zhì)粒從原始宿主PAD8向模式菌株PAO1的轉移效率顯著增加。進一步的研究表明，MtvTA復合物可與接合轉移系統(tǒng)dot/icm基因簇的啟動子區(qū)域結合，從而負調(diào)控質(zhì)粒的接合轉移。研究認為細菌通過MtvTA系統(tǒng)嚴格調(diào)控質(zhì)粒水平轉移，來降低宿主能量負擔，以增加細菌環(huán)境的適應性。

此外，MtvA表現(xiàn)出廣泛的調(diào)控功能，MtvA與MtvT結合組成一個調(diào)控復合物MtvTA，其直接結合于exsA啟動子正調(diào)控III型毒性分泌系統(tǒng)，也可直接結合于rsmY/rsmZ啟動子正調(diào)控VI型毒性分泌系統(tǒng)。同時MtvTA還間接調(diào)控細菌群體感應系統(tǒng)核心基因lasI的表達而影響綠膿菌素的生物合成，從而影響宿主細菌的致病性。與此同時，研究也發(fā)現(xiàn)MtvTA對宿主菌生理功能的影響受宿主菌遺傳背景所決定，其在模式菌株PAO1和原始宿主菌株PAD8中的調(diào)控基因表現(xiàn)出一定的宿主差異。該研究不僅拓展了對質(zhì)粒編碼TA系統(tǒng)的認識，而且為了解院內(nèi)環(huán)境下質(zhì)粒接合轉移機制和以及其對宿主菌致病性的影響提供了新的思路。

該研究不僅拓展了對質(zhì)粒編碼TA系統(tǒng)的認識，而且為了解院內(nèi)環(huán)境下質(zhì)粒接合轉移機制和以及其對宿主菌致病性的影響提供了新的思路。

西北大學博士李蒙（現(xiàn)工作于西安市第五醫(yī)院）為第一作者，張亞妮教授和王鐵濤副教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和陜西省自然科學基金重點項目的資助。

參考文獻：Li, M., Guo, H., Wang, L., Tao, R., Song, G., Cao, L., Yan, W., Wu, Z., Liu, Q., Chen, Y., Gong, L., Wang, T., & Zhang, Y. (2025). A plasmid-encoded inactive toxin-antitoxin system MtvT/MtvA regulates plasmid conjugative transfer and bacterial virulence in Pseudomonas aeruginosa. Nucleic acids research, 53(4), gkaf075. https://doi.org/10.1093/nar/gkaf075.