新发现的 grdA 基因赋予肠炎沙门氏菌对普拉佐米星高水平耐药性：解析与应对

《Antimicrobial Agents and Chemotherapy》：The newly identified grdA gene confers high-level plazomicin resistance in Salmonella enterica serovars

本文聚焦于新发现的 grdA 基因，该基因可使肠炎沙门氏菌（Salmonella enterica）对普拉佐米星（plazomicin）产生高耐药性。研究通过多种实验，明确 grdA 基因的作用，发现其与已知耐药酶不同，且可能在肠杆菌科中传播耐药性，值得关注。

　　### 研究背景
抗生素的广泛使用引发了抗菌耐药性这一全球健康危机。氨基糖苷类抗生素作为常用抗菌药物，通过与细菌核糖体结合抑制蛋白质合成发挥杀菌作用。但氨基糖苷类修饰酶（AMEs）的出现，促使新一代氨基糖苷类药物的研发。普拉佐米星是新批准的半合成氨基糖苷类药物，能规避多种 AMEs 修饰。同时，新发现的 grdA 基因可使肠炎沙门氏菌对庆大霉素产生耐药性，其编码蛋白含 Walker A 基序，可能利用 ATP 修饰庆大霉素，且该基因位于可水平转移的移动遗传元件上。

研究目的

预测 GrdA 与庆大霉素、普拉佐米星的结合位点，用 E-test 法评估携带 grdA 基因的肠炎沙门氏菌对普拉佐米星的敏感性，明确 GrdA 在普拉佐米星耐药中的作用。

研究方法

1. 分子对接：运用 UCSF ChimeraX 对 GrdA 与庆大霉素、普拉佐米星进行分子对接，分析结合位点和氢键相互作用。
2. 药敏实验：对携带 grdA 基因及其他 AMEs 相关基因的肠炎沙门氏菌血清型、大肠杆菌（Escherichia coli）ΔtolC 进行药敏实验，测定普拉佐米星等药物的最小抑菌浓度（MIC）。
3. 基因克隆与表达：扩增 grdA 基因，克隆至质粒 pQE30 并转化到大肠杆菌 EcM.2.1ΔtolC 中，以空载体和携带 ant (2″)-Ia 基因的质粒转化作为对照，检测对普拉佐米星的耐药性。

研究结果

1. 结合位点：庆大霉素与 GrdA 通过 4 个氢键结合，涉及 ARG 113、THR 33、ASP 33 等氨基酸残基；普拉佐米星也通过 4 个氢键与 GrdA 结合，但涉及 ARG109、GLY10、SER14 等不同氨基酸，二者在 GrdA 的同一结合口袋相互作用。
2. 药敏实验结果：携带 grdA 基因的肠炎沙门氏菌对普拉佐米星耐药，MIC 高于临床实验室标准协会（CLSI）规定的肠杆菌科普拉佐米星折点（2 - 4 μg/mL）；缺乏 aac (2″)-Ia、aph (2″)-Iva 或 grdA 基因的菌株对普拉佐米星敏感，MIC < 2 μg/mL。携带 grdA 基因的菌株对卡那霉素、妥布霉素和阿米卡星敏感，表明 grdA 基因仅对庆大霉素和普拉佐米星耐药。
3. 基因克隆验证：在大肠杆菌 EcM.2.1ΔtolC 中表达 grdA 基因，产生高水平普拉佐米星耐药（MIC > 256 μg/mL），分别是 aac (2′)-Ia 和 aph (2″)-Iva 介导耐药 MIC 的 6 倍和 9 倍；携带空载体或 ant (2″)-Ia 基因的菌株对普拉佐米星敏感（MIC < 0.5 μg/mL）。
4. 与 16S rRNA 甲基转移酶比较：GrdA 对普拉佐米星的耐药贡献水平与 16S rRNA 甲基转移酶相当，但氨基酸序列比对显示 GrdA 与常见 16S rRNA 甲基转移酶（ArmA、RmtA、NpmA、NpmB）同一性低于 30%，提示其不太可能是 16S rRNA 甲基转移酶。
5. 耐药基因分布差异：aac (2′)-Ia 和 aph (2″)-Iva 分布局限，分别在普罗威登斯菌属（Providencia stuartii）和肠球菌属（Enterococcus）中，且无种间转移证据；grdA 基因主要位于肠炎沙门氏菌小质粒上，两侧有 IS30 家族转座酶，可能转移至其他细菌物种，部分菌株中 grdA 基因位于染色体上，无 IS30 家族转座酶，提示其可能整合到染色体。

研究结论

本研究首次报道新发现的 grdA 基因可使肠炎沙门氏菌对普拉佐米星耐药。grdA 基因介导的耐药性具有独特性，其在肠杆菌科中的传播风险需关注。后续应进一步探究 GrdA 的耐药机制，开发针对 grdA 阳性肠杆菌科感染的替代治疗策略，以应对日益严峻的耐药菌感染问题。