多药外排系统AcrAB

1多药外排系统AcrAB药物外排泵是能将有害底物排除菌体外的一组转运蛋白，其过量表达可引起细菌对抗生素耐药。大肠埃希菌是发现药物外排泵最多的一种细菌，一般认为在其约30种外排泵中AcrAB—TolC外排泵是最主要的外排泵细菌耐药性的产生及扩散使新型抗生素从一问世就面临耐药的威胁，尤为突出的是，当细菌接触某种抗生素时，其可产生对多种结构不相关抗生素的多重耐药，这种表型通常是多药外排系统超表达的结果。相关研究以认识到在决定细菌对各种抗微生物制剂固有及获得性耐药的因素中，主动外排机制居主要地位。其中AcrAB-TolC是大肠埃希菌最主要的、占绝对优势的多药外排系统，并存在于其它肠杆菌科细菌中，其与细菌对氟喹诺酮耐药及多重耐药密切相关。AcrAB-TolC系统包括3个组分，外排转运子AcrB、周质融合蛋白AcrA和多功能外膜通道蛋白TolC，其中AcrA为连接内膜组分和外膜孔道的脂蛋白，AcrB为药物质子转运子，TolC为大肠埃希菌对有机溶剂耐受所必需的外膜孔道。3组分协调配合，主动将菌体内的物质泵出细胞外。AcrAB—TolC外排泵过量表达时，可对广泛应用的抗生素包括镰孢菌酸、四环素、氯霉素、新霉素、红霉素、夫西地酸、萘啶酸、氯比西林、氟喹诺酮类、p内酰胺类、利福平及SDS、吖啶橙、结晶紫、溴乙啶、吐温X一100等多种化合物产生耐药性，因此，AcrAB—TolC外2排泵在革兰阴性菌多重耐药性的产生过程中发挥了重要作用。AcrR是位于acrAB基因上游的一个阻遏子基因的产物，对acrAB转录起一定程度的抑制作用。AcrR突变可使acrAB转录增加，AcrAB水平提高。AcrAB—TolC外排泵在最低水平表达时主要受AcrR的负向调控，其负向调控作用与AcrAB的诱导作用无关。AcrR基因的无意义突变使AcrAB基因的表达水平可能提高2倍；AcrR缺失时，MarA则进一步促进AcrAB基因转录水平的增加。在我国畜牧业集约化和管理水平相对较低的情况下，AcrR与MarR的共同突变可提高动物源性大肠埃希菌对多种抗生素的耐药性。大肠埃希菌的周质连接蛋白MppA对AcrB的转录亦起负向调节作用。有人推测MppA可能通过减小膜两侧质子压力差而导致转运子AcrB的能量缺乏。AcrAB的表达受MarA、SoxS和RobA的正性调控。MarA是多重耐药(Mar)操纵子的转录激活蛋白，可促进acrAB的转录。MarA与SoxS、RobA的氨基酸序列相似，它们所识别的DNA序列间有重叠，因此，SoxS、RobA可直接正性调节acrAB的转录，同时SoxS也可能通过增加marA的表达间接促进acrAB转录。研究发现，一些尚未证实的调控因子也可上调acrAB表达，其可能是MarA、SoxS或Rob的同系物AcrAB与细菌的耐药性关系密切，抑制AcrAB泵的活性或降低其表达水平可使细菌对环境的适应能力及抗生素耐药水平下降，因此，主动外排系统抑制剂的研究和开发是解决细菌耐3药问题的重要途径。只有充分认识主动外排的工作模式，才能为寻求阻断主动外排，开创新的抗微生物方法奠定基础，这方面将是今后的研究方向之一。AcrA是大肠杆菌外输蛋I~AcrAB-TolC中的周质融合蛋白。AcrAB-TolC在机能上是统一的整体因此AcrA作为AcrAB-TolC组成的一部分，其水平基本能够反映出AcrAB-TolC的机能水平或激活状况。已有的实验数据、研究结果和理论提示，AcrAB-TolC主动外输系统的激活可能是导致大杆菌产生多重耐药性的主要原因。引物：根据GenBank中acrA序列设计PCR扩增引物，acrA的上游引物(PACR-F)序列为5'–GGATCCTGTGACGACAAACAGGCCCAACAAGGT-3’，位于cDNA的73bp～99bp处；下游引物(PACR-R)5'–AAGCTTTTAAGACTTGGACTGTTCAGGCTG-3’，位于cDNA的1172bp～1194bp处，上、下游引物分别含有BamHI、HindIII酶切点。引物由上海博亚生物技术有限公司合成。