王国戗，牛菊霞，邢善霞

1)新乡医学院第一附属医院检验科卫辉 453100 2)新乡市传染病医院药剂科新乡 453000

△男，1972年6月生，硕士，副主任检验技师，研究方向:微生物与免疫学，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金属β-酰胺酶基因特征

王国戗1)△，牛菊霞2)，邢善霞2)

1)新乡医学院第一附属医院检验科卫辉 453100 2)新乡市传染病医院药剂科新乡 453000

△男，1972年6月生，硕士，副主任检验技师，研究方向:微生物与免疫学，E-mail:wzhxx128@yahoo.com.cn

新德里金属β-酰胺酶;超级细菌;基因进化

目的:研究新德里金属β-酰胺酶(NDM-1)基因的特征，分析其可能的来源。方法:在美国生物信息中心(NCBI)检索NDM-1基因，使用Blast生物学软件对检索到的基因与GenBank进行比对。使用ClustalW2.0生物学软件，对5条NDM-1基因和30条各亚型β-内酰胺酶基因进行多序列比较。结果:在NCBI中检索到3条NDM-1基因，与GenBank比较后共发现9条基因序列与NDM-1基因同源性较高，其中2条为两株海洋细菌的部分基因序列(同源性达69%和70%)。选择5条NDM-1基因与30条β-内酰胺酶基因进行多序列比较，同源性均很低，在基因进化树上NDM-1基因与β-内酰胺酶基因位于不同分枝。结论:NDM-1基因并非来源于β-内酰胺酶基因，NDM-1基因可能与两株海洋细菌有一定的亲缘关系。

［10］Schneider CP，Schwacha MG，Chaudry IH.The role of in-medulla［J］.Circulation，2004，110(23):3560 terleukin-10 in the regulation of the systemic inflammatory［13］Padmini E.Physiological adaptations of stressed fish to polresponse following trauma-hemorrhage［J］.Biochim Bio-luted environments:role of heat shock proteins［J］.Rev phys Acta，2004，1689(1):22Environ Contam Toxicol，2010，206:1

［11］Bakau B，Weissman J，Horwich A.Molecular chaperones［14］Ding XZ，Fernandez Prada CM，Bhattacharjee AK，et al.O-and protein quality control［J］.Cell，2006，125(3):443ver-expression of hsp-70 inhibits bacterial lipopolysaccha-

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2010年8月11日英国《柳叶刀》传染病期刊报道［1］，在印度、巴基斯坦和英国发现一些革兰阴性肠杆菌科细菌含有一种特殊的“耐药基因”，这种耐药基因编码一种酶叫新德里金属 β-酰胺酶(New Delthi Metallo-beta-Lactamase-1，NDM-1)，由于这种酶的存在导致了这些革兰阴性细菌对内酰胺类抗生素全部耐药，并且这种耐药基因可在细菌中广泛复制和转染，携带该基因的革兰阴性细菌也被称为“超级细菌”。目前全球已有许多国家和地区检测到了这种超级细菌，如美国、加拿大、澳大利亚、比利时、荷兰、新加坡、德国和我国的香港和台湾地区等［2］，我国大陆也报道了3株。目前对这种超级细菌的报道非常少，对NDM-1基因来源何种微生物也不清楚。作者通过分析已发布的NDM-1基因信息，试图了解该基因的特征，并分析其可能的生物来源。

1 资料与方法

收集美国生物信息中心(NCBI)的GenBank数据库发布的所有NDM-1基因(截止日期:2010年11月29日)、β-内酰胺酶基因以及其他一些相关基因等。以NDM-1为检索词，在GenBank中检索NDM-1基因，使用Blast生物学软件对检索到的NDM-1基因分别与 GenBank中的基因进行比对;使用ClustalW2.0生物学软件对NDM-1基因与相关基因进行多序列比较，并使用基因进化树分析NDM-1基因的亲缘关系。

2 结果

2.1 Blast分析截止到2010年11月29日，以NDM-1为关键词在GenBank中共检索到3条基因(HQ259057、HM853678和AB489138)。Blast分析显示，GenBank中共有9条序列与HQ259057同源性比较高，9条基因序列的基本情况以及与HQ259057的同源性见表1。HM853678基因序列分析结果与HQ259057非常相似。AB489138由于含有NDM-1基因以外的其他基因序列，故不适宜用上述方法进行序列比对。

2.2 多序列比较使用ClustalW2.0生物学软件对5条NDM-1基因和30条β-内酰胺酶基因进行多序列比较。5条 NDM-1基 因 包 括 HQ259057、HM853678、HQ256747.1、HQ171206.1和AB571289.1。30条β-内酰胺酶基因从GenBank中随机选取，分别来自于肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌及普罗威登斯菌等，覆盖了超广谱β-内酰胺酶基因的各亚型和部分β-内酰胺酶基因。多序列比较结果显示，5条NDM-1基因之间，除了HQ171206.1，其余4条基因同源性均在92%以上，而这4条基因与其他30条β-内酰胺酶基因之间的同源性得分都在55分以下。进化树见图1。

表19 条基因序列以及与HQ259057的同源性

图1 NDM-1基因与30条β-内酰胺酶基因的基因进化树

3 讨论

NDM-1酶可分解β-内酰胺环结构，因此可使任何含β-内酰胺环结构的抗生素失效。NDM-1基因主要存在于质粒DNA结构中，该质粒可以在细菌中自由复制和转染，从而使“超级细菌”具有传播和变异的惊人潜能。携带NDM-1基因的“超级细菌”，除了替加环素和粘菌素以外，对其他抗生素都具有耐药性，部分株甚至对这两种抗生素也耐药。“超级细菌”对碳青霉烯类抗生素也具有耐药性，而碳青霉烯类抗生素通常被认为是治疗耐药性感染病的最后方法。大多数超级细菌出现在大肠杆菌和肺炎克雷伯菌中。

作者的分析结果显示，HQ259057与HQ259057.1、HQ256747.1、HQ162469.1、FN396876.1、HQ171206.1、AB571289.1、HM853678.1、CP000157.1、CP001804.1的同源性比较高。前7个基因是2010年新分离的NDM-1基因或者是包括 NDM-1基因的大基因。CP000157.1是海滨赤细菌全基因组。海滨赤细菌是生活在海水里的一种微生物，主要黏附在海藻上［3］。CP000157.1与HQ259057同源性达69%的高同源性部分表达一种蛋白(ABC63608:beta-lactamaseⅡ:青霉素酶)。CP1001804.1是嗜盐海洋粘菌全基因组，嗜盐海洋粘菌是生活在海洋中的一种嗜盐菌［4］。CP1001804.1中虽然没有NDM-1基因，但是与HQ259057的同源性高达70%，高同源性部分表达一种蛋白质为金属β-酰胺酶家族。这是否能说明HQ259057与这两种细菌有一定的亲缘关系或者HQ259057有可能来源于上述两种细菌，还需要进一步分析研究。

多序列比较结果显示，5条NDM-1基因并不完全相同，存在一定的差异，并且还有可能存在较大的差异;NDM-1基因与β-内酰胺酶基因的同源性很低，在进化树上，NDM-1基因与β-内酰胺酶基因位于不同的分枝，提示NDM-1基因并非来源于β-内酰胺酶的基因。

综上所述，NDM-1基因之间存在差异，NDM-1基因并非来源于β-内酰胺酶基因，而有可能来自两株主要生活在海洋中的细菌。随着有关NDM-1基因报道的增多，NDM-1基因差别是否增加，携带不同NDM-1基因的细菌的耐药性会否有区别也有待于进一步研究。

［1］Kumarasamy KKM，Toleman MA，Walsh TR，et al.Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India，Pakistan，and the UK:a molecular，biological，and epidemiological study［J］.Lancet Infect Dis，2010，10(9): 597

［2］ Hammerum AM，Toleman MA，Hansen F，et al.Global spread of New Delhi metallo-β-lactamase 1［J］.Lancet Infect Dis，2010，10(12):829

［3］Oh HM，Giovannoni SJ，Ferriera S，et al.Complete genome sequence of Erythrobacter litoralis HTCC2594［J］.J Bacteriol，2009，191(7):2419

［4］Ivanova N，Daum C，Lang E，et al.Complete Genome sequence of Haliangium ochraceum type strain(SMP-2t)［J］.Stand Genomic Sci，2010，2(1):96

Character of NDM-1 gene

WANG Guoqiang1)，NIU Juxia2)，XING Shanxia2)1)Clinical Laboratory，the First Affiliated Hospital，Xinxiang Medical University，Weihui 453100 2)Department of Pharmacy，Infectious Disease Hospital of Xinxiang City，Xinxiang 453000

NDM-1;superbug;gene evolution

Aim:To study the character of New Delthi Metallo-beta-lactamase-1(NDM-1)gene.Methods:Blast bioinformation software was used to compare the genes retrieved from NCBI with“NDM-1”，and ClustalW2.0 bioinformation software was used for the comparison between five NDM-1 genes and 30 beta-lactamase genes.Results:There were nine higher homologous gene sequences with NDM-1 gene in GenBank，among which two marine bacteria with homology of 69%and 70%.The homologous score between 5 NDM-1 gene sequences and 30 beta-lactamase gene sequences was low (under 60%)，and NDM-1 gene sequences and beta-lactamase gene sequences were separately on different branch of gene evolution tree.Conclusion:NDM-1 gene might not come from beta-lactamase gene，which may come from two marine bacteria.

R372

10.3969/j.issn.1671-6825.2012.04.039

(2011-05-08收稿 责任编辑王 曼)