沙门氏菌CRISPR/Cas系统抵御质粒介导的喹诺酮类药物耐药基因水平转移机制的研究

The discovery of CRISPR is significant to solve the antimicrobial resistance issue in bacteria. Antimicrobial resistance in Salmonella has been a severe clinical issue. Moreover, the mechanisms of drug resistance, transmission, and prevention in Salmonella remain elusive. In the current study, whole genome sequencing data of Salmonella will be employed to determine the presence and spacer arrays of CRISPR/Cas system, to analyze quinolone resistance phenotype of Salmonella from animals, to determine the presence of genes contributing to resistance, to explore the correlation between CRISPR/Cas system and resistance to quinolones, to construct CRISPR/Cas mutants and perform transformation experiments, and to identify the roles of CRISPR/Cas system in the horizontal transfer of genes in plasmids resistance to quinolones. The current work does provide potential theory of preventing Salmonella resistant strains appearance and transmission and guarantee healthy cultivation of animal production and public health safety.

成簇的规律间隔的短回文重复序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）的发现，对解决细菌耐药性难题有重要意义。目前，沙门氏菌对抗菌药物的耐药状况十分严重，其耐药性产生和传播的机制，以及其耐药性防控的基础研究还不清楚。本研究对沙门氏菌进行全基因组测序分析发现，该菌具有CRISPR/Cas系统，进而分析动物源耐喹诺酮类药物沙门氏菌的耐药表型、耐药基因的携带情况和CRISPR序列，探讨沙门氏菌CRISPR特征与喹诺酮类药物耐药性的关系；进一步通过构建CRISPR/Cas系统失活的缺失菌株和接合转移试验，研究沙门氏菌CRISPR/Cas系统在抵御质粒介导喹诺酮类药物耐药基因水平转移的作用，该研究为预防沙门氏菌耐药株出现和传播提供理论参考，对保障动物生产的健康养殖和公共卫生安全有着重要的意义。

沙门氏菌耐药性已成为十分重要的全球性公共卫生问题，鉴于其耐药性产生和传播机制还不清楚，本项目开展了沙门氏菌对喹诺酮类药物耐药性和成簇的规律间隔的短回文重复序列（CRISPR）关系的研究。首先，系统研究了不同血清型的沙门氏菌的耐药表型、基因型和检测质粒介导的喹诺酮类药物的耐药基因的携带情况，发现不同血清型沙门氏菌的耐药性差异很大，并系统阐明了不同血清型耐环丙沙星沙门氏菌的耐药分子机制。其次，阐明了不同血清型、不同耐药表型沙门氏菌的CRISPR/Cas系统，并结合其耐药表型、基因型、耐药基因的携带情况进行分析，研究沙门氏菌CRISPR序列的变异与耐药性的关系，发现沙门氏菌CRISPR序列与血清型有很大相关性。最后，结合前面的相关信息，重点以鼠伤寒和肠炎沙门氏菌为研究对象，探讨了沙门氏菌CRISPR序列特征对质粒介导的喹诺酮类药物耐药基因水平转移的影响。为进一步深入揭示CRISPR/Cas系统对沙门氏菌耐药性传播机制的影响奠定了基础，对保障动物生产的健康养殖和公共卫生安全有着重要的意义。