全球银白色葡萄球菌III-A型CRISPR-Cas系统获得机制的流行特征与基因组学解析

这篇研究通过分析368株全球来源的银白色葡萄球菌（S. argenteus）基因组数据，首次系统揭示了III-A型CRISPR-Cas系统在ST2250菌株中的高流行率（44.0%），发现其基因组定位与SCCmec（mecA-ΔmecR1-IS1272-ccrB2-ccrA2）或IS1272转座酶的密切关联，鉴定出ST2250菌株特有的IS1272靶向反向重复序列（IR）。研究通过CRISPR分型将菌株划分为两个进化簇，并证实15个间隔序列均与质粒、裂解噬菌体或前噬菌体同源，为理解该菌株获得适应性免疫系统的分子机制及其临床治疗挑战提供了重要依据。

　　

全球银白色葡萄球菌III-A型CRISPR-Cas系统的获得机制研究

1 引言
CRISPR-Cas系统作为细菌和古菌的适应性免疫系统，在抵抗外源遗传元件入侵中发挥关键作用。银白色葡萄球菌（S. argenteus）作为从金黄色葡萄球菌（S. aureus）分化而来的革兰氏阳性菌，其CRISPR-Cas系统仅在少数分离株中存在。该研究首次对来自26个国家动物、食品和人类的368株S. argenteus基因组中的III-A型CRISPR-Cas系统进行系统性分析。

2 材料与方法
研究团队从NCBI数据库获取370个基因组序列，经去重后分析368株菌株。采用PubMLST平台进行多位点序列分型（MLST），通过CRISPRCasFinder鉴定III-A型系统特征基因（cas1-cas2-cas10-csm2-6-cas6）及CRISPR阵列（CRISPR1和CRISPR2）。利用CRISPRTarget平台分析间隔序列同源性，并通过SnapGene软件解析CRISPR-Cas系统的染色体定位特征。

3 结果
3.1 全球分布特征
菌株覆盖六大洲26国，主要来源于泰国（21.2%）、荷兰（17.1%）和中国（13.3%）。78.3%分离自人类，12.0%来自禽类，显示存在跨物种传播风险。ST2250成为优势序列型（60.1%），其次是ST1223（15.2%）。

3.2 CRISPR-Cas阳性特征
44.0%菌株携带III-A型系统，其中98.1%属于ST2250型。值得注意的是，71.9%的ST2250菌株具有该系统，而三个ST1850菌株是仅有的非ST2250阳性株。基因组定位分析揭示其与SCC_mec（含mecA-ΔmecR1-IS₁₂₇₂-ccrB2-ccrA2）或IS₁₂₇₂转座酶的紧密关联。

3.3 分型与进化
CRISPR分型鉴定出41种序列类型，划分为Cluster I（30.2%）和Cluster II（69.8%）两个进化簇。SgCT1型（含SAA26-SAA27-SAA25-SAA5-SAA6和SAAB11-SAB12-SAB2-SAB3-SAB4阵列）占比最高（42.6%）。间隔序列分析显示SAA6（160次出现）和SAB4（100%存在）为最保守元件。

3.4 间隔序列功能
15个间隔序列均找到同源靶标：4个对应质粒（如耐多药质粒pWBG731），7个匹配裂解噬菌体（如抗生物膜噬菌体SAP-2），4个关联前噬菌体（如携带表皮剥脱毒素ETA的B236噬菌体）。特别值得注意的是，SAA6同时同源于质粒pSALNBL118和裂解噬菌体vB_SauS-SAP27的DUF1270家族蛋白基因。

3.5 获得机制解析
在CRISPR2基因座下游发现保守的IS₁₂₇₂靶向IR序列（GGAGGAAACTAAAATTCCTCC），该位点紧邻tRNA二氢尿苷合成酶基因。91.3%阳性菌株携带IS₁₂₇₂元件，揭示转座酶介导的水平转移是系统获得的主要途径。耐甲氧西林菌株中主要存在IVa(2B)和IVc(2B)型SCC_mec元件。

4 讨论
研究发现ST2250菌株通过IS₁₂₇₂转座酶特异性获得CRISPR-Cas系统，这种适应性进化使其在富含噬菌体和质粒的环境中具备显著生存优势。间隔序列同源分析证实系统可同时抵抗裂解噬菌体（如污水处理厂分离的SA11）、毒力质粒（如携带mupA的pWBG731）和溶原性噬菌体（如ETA毒素载体B236）的多重威胁。

5 结论
该研究阐明III-A型CRISPR-Cas系统在S. argenteus中的获得机制与IS₁₂₇₂转座活性直接相关，ST2250菌株通过保守IR位点实现系统稳定整合。研究为理解该菌株在复杂环境中的适应性进化提供分子证据，对其临床治疗（特别是噬菌体疗法）和食品安全生产具有重要警示意义。