K1与K2型肺炎克雷伯菌的毒力质粒和染色体保守性差异：进化倾向与临床意义

本研究针对高毒力肺炎克雷伯菌K1与K2型的进化差异展开深入分析。研究人员通过比较68株K1和99株K2菌株的基因组特征，发现K1型在毒力基因携带率（如p-rmpA、iucA）、序列型（ST23占79.41%）及CRISPR-Cas系统富集方面显著高于K2型，而K2型表现出更高的限制修饰系统（R-M）多样性和染色体多态性。该研究首次系统揭示了两类菌株在毒力质粒和染色体层面的保守性差异，为理解其致病机制和流行病学特征提供了新视角。

　　

肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是临床常见的条件致病菌，其中K1和K2血清型因能引发肝脓肿、脑膜炎等高侵袭性感染而备受关注。尽管两者均被归类为高毒力株，但流行病学数据显示其感染分布和临床特征存在显著差异。长期以来，科学界对这两类菌株的基因组进化路径和毒力维持机制缺乏系统认知。台州学院医学院附属台州市立医院检验科的研究团队在《BMC Genomics》发表的最新研究，通过大规模基因组比较分析，揭示了K1与K2型菌株在毒力元件分布、免疫防御系统和基因组结构上的根本差异。

研究团队从GenBank数据库获取167株完整基因组（68株K1，99株K2），运用kSNP4构建系统发育树，结合多位点序列分型（MLST）和毒力基因注释。关键技术包括：1）基于国际巴斯德研究所数据库的血清型确认；2）毒力基因的VFDB数据库比对；3）限制修饰系统和CRISPR-Cas系统的基因组扫描；4）质粒与染色体的SNP进化分析。

毒力基因分布特征
研究发现K1型菌株显著富集peg-344、allS、p-rmpA₂等7种毒力基因（p<0.0001），这些基因主要位于pLVPK样毒力质粒上。荚膜合成通道基因呈现血清型特异性：K1型携带wza-wzy基因簇，而K2型独有wzb基因（图1B）。

序列型与种群结构
ST23在K1型中占绝对优势（79.41%），而K2型呈现14种STs的多样化分布，优势型ST14仅占38.38%（图2）。系统发育分析显示61株K1染色体高度保守（89.71%同分支），而K2型分散于4个主要进化分支（图5）。

免疫防御系统差异
K1型CRISPR-Cas系统（尤其cas1-3、cse1-2亚型）携带率显著高于K2（p<0.0001），但I/II型R-M系统比例仅为K2型的1/3（图3）。这种"CRISPR富集-R-M缺陷"的模式提示两类菌株采用不同的外源DNA防御策略。

毒力质粒进化
52株K1型携带的毒力质粒中，88.46%聚于单一进化分支，而K2型的24个质粒分散于两个独立分支（图4）。这表明K1型质粒具有更强的垂直传递稳定性，而K2型可能经历更多水平基因转移事件。

该研究首次从基因组尺度证实K1型肺炎克雷伯菌在毒力元件和染色体结构上具有更高保守性，这种特性可能与其CRISPR-Cas系统主导的防御模式相关。相反，K2型通过R-M系统多样化和基因组可塑性适应不同生态位。这些发现为解释两类菌株的临床分布差异提供了分子基础，对开发血清型特异性防控策略具有重要指导意义。值得注意的是，K1型ST23克隆群在中国分离株中的绝对优势（35/61），提示需警惕该亚型在特定地区的流行风险。研究数据已公开于Science Data Bank（DOI:10.1186/s12864-025-11624-8），为后续比较基因组学研究提供了重要资源。