由于对人类健康的影响，抗生素耐药性被世界卫生组织确定为2019年全球健康的十大威胁之一。抗生素耐药性可通过点突变或水平基因转移(HGT)产生，后者通常被认为是其快速传播的关键驱动因素。HGT在原核生物中主要有三种形式：偶联、转导或转化。其中，转导，即噬菌体介导的遗传物质转移，被认为是原核生物之间ARG交换的途径。已在各种环境的噬菌体中检测到对β-内酰胺类抗生素、糖肽类、大环内酯类、肽类抗生素和四环素类抗生素具有耐药性的基因。此外，利用基于大肠杆菌的异源表达系统验证了水生环境中噬菌体编码的β-内酰胺抗性基因的功能。
原核生物不仅与其他原核生物和噬菌体交换遗传物质，也从真核生物获取遗传物质。真核生物到原核生物HGT的一个著名例子是，细菌中传递莫匹罗星抗性的基因被认为是从早期进化的真核生物转移过来的。与原核生物一样，真核生物与其病毒交换遗传物质。对201个真核生物和108,842个病毒分类群的HGT综合分析表明，NCLDVs可能感染所有主要的真核微生物谱系，是真核生物多样性遗传交换的主要贡献者。此外，有证据表明，在巨型病毒中发现的一些基因与原核生物或噬菌体共享。鉴于上述复杂的跨界HGT，可以想象，一些巨型病毒是真核生物和原核生物之间DNA转移的潜在有效载体。
NCLDVs中两个dfr序列的功能验证（图源自Nature Communications ）
迄今为止，仅有3项研究报道了NCLDVs的ARGs。在一项开创性的研究中发现，Marseilleviridae家族的6个NCLDVs分别携带一个编码二氢叶酸还原酶的基因。此外，研究证明了六个二氢叶酸还原酶基因中的一个在酿酒酵母中表达时能够赋予对甲氧苄啶和乙胺嘧啶的抗性。在后续研究中记录了在21个NCLDV基因组中存在β-内酰胺酶基因，并揭示了巨型Tupanvirus的β-内酰胺酶基因产物在大肠杆菌中表达后表现出β-内酰胺水解活性。最近，在冻土宏基因组重构的8个NCLDV基因组中发现了编码二氢叶酸还原酶或β-内酰胺酶的基因。这些先前的研究结果表明，NCLDVs是ARGs在生物群系中传播的潜在载体。然而，ARGs在整个核细胞病毒门的发病率、它们的进化特征、传播潜力以及它们与毒力因子的关系尚未被研究。
研究对1416个巨型病毒基因组的ARGs进行了全面分析。该基因组收集包括几乎所有目前可获得的培养分离株基因组和来自世界各地不同生境类型的高质量宏基因组组装基因组(MAGs)。为了确保结果的稳健性，研究在适用的情况下分别分析了分离基因组和MAGs，以解释污染DNA序列的潜在影响。分析了40,277个噬菌体基因组的ARG图谱进行比较。构建了具有代表性的NCLDVs编码ARGs的基因树，以阐明它们与原核生物、真核生物和噬菌体中对应ARGs的进化关系。在大肠杆菌中验证了两个选定的NCLDVs编码ARGs的功能。此外，对NCLDVs的移动遗传元件(MGEs)进行了注释，以探索它们与ARG携带的可能相关性。最后，对NCLDVs的毒力因子(VFs)进行了注释，并对其与ARGs的共同发生模式进行了研究。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-51936-z
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内容转自【iNature】公众号
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