全自动生长曲线分析仪

Deletion of pcnB affects antibiotic susceptibility in resistant Escherichia coli by reducing copy number of ColE1-family plasmids

pcnB缺失通过降低ColE1家族质粒拷贝数影响耐药大肠杆菌的抗生素敏感性

来源：Scientific Reports 2025, Volume 15, Article number: 8432

《科学报告》，2025年，第15卷，文章编号8432

摘要

本研究发现抗生素处理会使携带耐药基因的ColE1家族质粒拷贝数上升，而缺失pcnB基因可显著降低这类质粒在大肠杆菌中的拷贝数，进而使菌株对氨基糖苷类、β‑内酰胺类、四环素类抗生素的敏感性提升2~16倍。在无抗生素选择压力下，pcnB缺失还会加速ColE1型质粒的丢失。PcnB通过对RNA I进行多聚腺苷酸化标记使其降解，从而调控质粒拷贝数，可作为辅助药物靶点，用于让携带多拷贝耐药质粒的细菌重新对抗生素敏感。

关键词

pcnB；质粒拷贝数；ColE1家族质粒；抗生素敏感性；耐药大肠杆菌；RNA I；多聚腺苷酸化

研究目的

探究pcnB基因、质粒拷贝数与抗生素耐药性之间的关系，评估将PcnB作为辅助药物靶点以逆转多重耐药的潜力。

研究思路

构建pcnB缺失菌株，转入多种ColE1家族耐药质粒；利用测序法测定质粒拷贝数；通过微量肉汤稀释法测定MIC；用生长曲线分析表型差异；比较野生型与缺失株在有无抗生素条件下的拷贝数、耐药性与生长变化；生物信息学分析PcnB的保守性与人源同源性。

研究亮点

1 首次系统证明pcnB缺失可广谱降低ColE1家族质粒拷贝数并恢复多重耐药菌的药物敏感性。

2 建立测序法精准定量质粒拷贝数，证实抗生素压力会诱导质粒拷贝数上升。

3 揭示PcnB无人类同源蛋白，安全性高，是理想的辅助抗菌靶点。

4 证明pcnB缺失可在无抗生素压力下清除耐药质粒，阻断耐药传播。

可延伸的方向

1 筛选靶向PcnB的小分子抑制剂，开发辅助抗菌药物。

2 在临床耐药肠杆菌科中验证pcnB通路的保守性与应用潜力。

3 探究pcnB对其他类型质粒拷贝数的调控作用。

4 结合动物感染模型评估PcnB抑制剂的体内药效。

5 研究pcnB与其他耐药调控通路的交叉作用。

测量的数据及研究意义

1 质粒拷贝数数据：野生型与ΔpcnB在有无抗生素下的ColE1质粒拷贝数（图1），证明pcnB缺失使拷贝数大幅下降，抗生素诱导拷贝数上升。

2 最低抑菌浓度MIC数据：多种抗生素对野生型与缺失株的MIC值（表1、表2），证明ΔpcnB使耐药性下降2~16倍。

3 生长曲线数据：不同抗生素浓度下菌株的OD600、最大生长速率、延滞期（图2），证明ΔpcnB在抗生素下生长显著受抑。

4 序列同源性数据：PcnB在肠杆菌科中的保守性及无人源同源蛋白，支持其作为药物靶点的安全性。

结论

1 pcnB缺失可显著降低ColE1家族质粒的拷贝数。

2 质粒拷贝数下降直接导致大肠杆菌对多类抗生素敏感性上升。

3 抗生素压力会诱导ColE1质粒拷贝数升高，增强耐药性。

4 pcnB缺失能在无抗生素条件下促进耐药质粒丢失。

5 PcnB是安全且高效的辅助抗菌靶点，可用于逆转多重耐药。

使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义

使用Bioscreen C全自动生长分析系统连续24小时监测OD600，获得高精度生长曲线；精准计算最大生长速率与延滞期，客观显示pcnB缺失株在抗生素下生长严重受抑，为“拷贝数下降→耐药性降低”提供关键表型证据，排除人工读数误差，是药敏结论的核心支撑。