進化的に遠く離れた細菌間での抗生物質耐性遺伝子の移動

哉百名

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進化的に遠く離れた細菌間での抗生物質耐性遺伝子の移動


View ORCID ProfileMarcos Parras-Moltó,View ORCID ProfileDavid Lund,View ORCID ProfileStefan Ebmeyer,View ORCID ProfileD. Joakim Larsson, View ORCID ProfileAnna Johnning, View ORCID ProfileD. G. Joakim Larsson,ORCID プロフィールを見るAnna Johnning,ORCID プロフィールを見るErik Kristiansson

doi:https://doi.org/10.1101/2024.10.22.619579

この論文はプレプリントであり、査読の認証を受けていません。

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要旨

抗生物質耐性菌による感染症は、世界的にヒトの健康を脅かしている。耐性は多くの場合、細菌ゲノム間で水平的に共有される移動性の抗生物質耐性遺伝子（ARG）によって引き起こされる。多くのARGは環境細菌や常在細菌に由来し、病原体に到達する前に分岐した宿主細菌間で移行する。しかし、この過程はまだ十分に理解されておらず、ARGの拡散を抑える対策の開発を複雑にしている。本研究では、最も進化的に遠い細菌（ここでは門を基準に定義）間で移行するARGを系統的に解析することを目的とした。ARGに特異的な系統樹と宿主細菌の分類学を組み合わせることにより、系統間移行（IPT）を同定するアルゴリズムを実装した。40万以上の細菌ゲノムで同定された約100万個の耐性遺伝子の解析から、すべての主要な細菌門間の移行を含む661個のIPTを同定した。IPTの頻度はARGクラスによって大きく異なり、アミノグリコシド耐性遺伝子AAC(3)で最も高かった。また、IPTに関与するARGは系統間でも異なり、例えばテトラサイクリン耐性遺伝子は、ファーミキューテス類とプロテオバクテリアの間ではよく移行するが、放線菌とプロテオバクテリアの間ではほとんど移行しなかった。さらに、細菌の系統間で共役系が共有されることはほとんどなく、他のメカニズムが分岐した宿主間でARGの拡散を促進していることが示唆された。また、ARGのIPTに関与する細菌ゲノムは、特定の環境において過剰または過小に発現していることも示した。また、これらのIPTは、水、土壌、堆積物から分離された細菌に関連する移入と比較して、より最近のものであることがわかった。ITPに関与するマクロライドおよびテトラサイクリン耐性遺伝子は、ほとんどの場合、系統間で95％以上同一であったが、対応するβ-ラクタマーゼの同一性は中央値で60％未満であった。この結果は、耐性遺伝子が進化的に遠く離れた細菌間でどのように広まるのかについて新たな知見を与えるものである。

利益相反声明

著者らは競合する利益はないと宣言している。

著作権

本プレプリントの著作権者は著者/資金提供者であり、bioRxivに本プレプリントを永続的に表示するライセンスを許諾している。CC-BY 4.0国際ライセンスの下で利用可能です。

bioRxivおよびmedRxivは、以下の寛大な資金援助に感謝します：

Chan Zuckerberg Initiative、Cold Spring Harbor Laboratory、Sergey Brin Family Foundation、California Institute of Technology、Centre National de la Recherche Scientifique、Fred Hutchinson Cancer Center、Imperial College London、Massachusetts Institute of Technology、Stanford University、University of Washington、Vrije Universiteit Amsterdam。

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2024年10月22日掲載

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* bioRxiv の臨床研究パイロットプロジェクトが終了し、健康科学専用サーバー medRxiv(submit.medrxiv.org)が開設されたため、Clinical Trials と Epidemiology のサブジェクトカテゴリーは新規投稿を締め切りました。臨床試験の結果を報告する新規論文は、medRxivへの投稿が必須となりました。ほとんどの疫学論文もmedRxivに投稿されるべきですが、もし論文に健康に関する情報が含まれていない場合、著者は他のbioRxivの主題カテゴリー（例えば、遺伝学や微生物学）に投稿することもできます。


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