脓肿分枝杆菌MBT结构鉴定与比较演化分析

作者：薛松; 范殊璇; 史君涵; 傅翔; 邓子新; 马伟^*

来源：微生物学通报, 2022, 49(11): 4848-4859.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.220391

• 脓肿分枝杆菌
• 铁载体
• 分枝杆菌素
• 羧基分枝杆菌素
• 系统发育

【背景】作为临床最常见的非结核条件致病分枝杆菌，脓肿分枝杆菌(Mycobacteroides abscessus)因其天然、多耐药等特性成为目前临床治疗的一大挑战。作为分枝杆菌限制性营养元素——铁摄取的关键系统，分枝杆菌素(mycobactin,MBT)、羧基分枝杆菌素(carboxymycobactin,cMBT)与病原分枝杆菌的毒力、耐药等密切相关。【目的】丰富分枝杆菌MBT、cMBT结构数据，探究MBT在致病分枝杆菌起源过程中的演化规律。【方法】在MALDI-TOF-MS与FT-MS/MS解析脓肿MBT、cMBT结构的基础上，进一步开展其活性分析与生物合成基因簇比较基因组分析。【结果】虽然脓肿分枝杆菌MBT、cMBT母核修饰模式与海洋分枝杆菌最相似，R1、R2、R3、R5等位置的修饰完全相同，而且脂肪酸链均位于R4位置；但脂肪酸链长度不同[C10-17(MBT)、C4-8(cMBT)]，为新结构。Fe-cMBT不仅以浓度依赖方式促进脓肿分枝杆菌生长，而且利用效率显著高于FeCl3，相关结果表明MBT-cMBT是脓肿分枝杆菌高效获取铁元素的关键系统。与MBT结构结果一致，mbt-1基因簇共线性分析及mbt-1、mbt-2系统发育分析结果均表明脓肿分枝杆菌与海洋分枝杆菌(M.marinum)亲缘关系最近，而非结核分枝杆菌(M.tuberculosis)或耻垢分枝杆菌(M.smegmatis)(基于16S rRNA基因序列分析)。进一步分析发现，M. marinum、M. tuberculosis、M. bovis等病原分枝杆菌脂肪酸链长度变化范围仅4C，而M.abscessus、M.fortuitum、M.avium和M.smegmatis等条件致病与非致病菌的脂肪酸链长度变化范围为7-11C，暗示MBT同系物脂肪酸链长度变化范围与分枝杆菌不同生活方式、环境之间可能存在关联。【结论】作为获取铁元素的关键系统，具有独特结构的脓肿分枝杆菌MBT-c MBT在致病、耐药等方面的作用及起源、演化规律值得深入研究。

• 单位
  微生物代谢国家重点实验室; 生命科学技术学院; 上海交通大学