MCP|XN|Decreased Antibiotic Susceptibility Driven by Global Remodeling of the Klebsiella pneumoniae Proteome（肺炎杆菌通过整体重构蛋白质组降低抗生素敏感性）

文献名：Decreased Antibiotic Susceptibility Driven by Global Remodeling of the Klebsiella pneumoniae Proteome（肺炎杆菌通过整体重构蛋白质组降低抗生素敏感性）

DOI：10.1074/mcp.RA118.000739。

期刊名：Molecular & Cell Proteomics

发表时间：2019年4月

单位：马里兰州巴尔的摩大学等

物种：KpV513型肺炎杆菌

技术：免疫组化，电镜，细菌培养，MALDI，LC-MS/MS，蛋白鉴定与定量。

一、概述

本文从蛋白质组的角度探究了KpV513型肺炎杆菌在链霉素（SM）和强力霉素（DC）作用下的存活机制，解释了抗生素治疗对敏感菌种也可能失败的原因。通过蛋白质组鉴定与定量，发现KpV513型肺炎杆菌从整体上重塑蛋白质组来降低抗生素敏感性，包括针对特定抗生素的转运蛋白、糖利用和代谢相关酶的等改变，以及共有的清除活性氧相关蛋白等的改变。

二、研究背景

肺炎杆菌是一种革兰氏阴性菌，KpV513型是不含抗生素抗性基因的包膜血清型肺炎杆菌，与产超广谱β-内酰胺酶的肺炎杆菌有相似的耐药曲线，会导致严重的多系统疾病。链霉素是一种氨基糖苷类抗生素，强力霉素是一种四环素类药物。它们均作用于细菌核糖体，抑制细菌蛋白质合成，但两者结构不同、进入细菌细胞膜的转运机制也不同。

三、实验设计

研究者从一只死于KpV513型肺炎杆菌感染的动物身上获得组织样本，通过免疫组化和免疫荧光技术镜检感染组织，分离得到KpV513型菌并进行培养。分光光度法检测两种抗生素（SM和DC）对KpV513的最低抑菌浓度(MIC)，用MIC50对实验组进行培养。透射电镜和扫描电镜检查三组细菌（SM组、DC组和对照组）。在缺氧和有氧条件下，检测培养基pH，了解KpV513利用葡萄糖的情况。对组织样本进行MALDI成像。用FASP法对细菌蛋白进行前处理，LC-MS/MS检测。用Proteome Discoverer, Sequest HT, MaxQuant和Andromeda进行蛋白鉴定与定量。

四、研究成果

图1：A：绿猴大肠的免疫荧光图，这只绿猴死于肺炎杆菌感染，绿色的是肺炎杆菌。B：用MALDI成像得到的是质荷比为1109.554Da的肽段分布图，这个肽段属于肺炎杆菌。

图2：A-D：7种抑制细胞壁合成与核糖体功能的抗生素对KpV513生长的影响。E：4组蛋白鉴定的主成分分析（对照组，SM组，DC组，SMDC组）。F：4组的生长曲线与复制速率曲线。

图3：抗生素抗性通路（A-链霉素，B-强力霉素）。将丰度变化显著的蛋白定位到功能网络中的分子通路，细菌通过改变通路中蛋白的数量降低抗生素敏感性。

图4：蛋白质组重塑增强细菌再次接触同种抗生素时的生存能力。

图5：细菌抵抗抑制核糖体的抗生素时活化的蛋白质。A-敏感菌的损伤机制。B-抵抗链霉素时发生的蛋白重塑（转录、氮还原、精氨酸循环相关蛋白上调，错折蛋白下调）。C-抵抗强力霉素时发生的蛋白重塑（肽聚糖、活性氧清除和磷酸烯醇丙酮酸盐相关蛋白上调，氮还原相关蛋白和错折蛋白下调）。D-抵抗链霉素+强力霉素时发生的蛋白重塑（活性氧清除蛋白上调，错折蛋白下调）。

五、文章亮点

作者发现肺炎杆菌通过重塑蛋白质组来改变对抗生素的敏感性，对不同的抗生素发生改变的蛋白不同，包括物质运输、糖代谢和囊泡合成等过程中的蛋白。而多种抗生素联用使细菌产生介于单独用药时之间的蛋白质组改变，因此推测在不增加耐药性的情况下，使用分子靶点类似、但化学结构不同的抗生素可能提高治疗效果。

解读人：徐宁