[发明专利]一种改善大肠杆菌耐药性的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种改善大肠杆菌耐药性的方法及其应用，属于基因工程和发酵工程领域。本发明敲除大肠杆菌基因组上三个鞭毛基因簇flhE‑motA，fliY‑fliR和flgN‑flgL得到鞭毛精简菌株WJW010，敲除菌毛基因簇fimB‑fimH得到菌毛精简菌株WJW011。鞭毛或菌毛合成基因簇的敲除可以降低对头孢西丁的耐药性，WJW010和WJW011对头孢西丁的MIC分别是8mg/L、8mg/L，较野生对照菌W3110降低1倍；并且，敲除鞭毛基因簇或菌毛基因簇能够提升合成乙酰辅酶A和ATP水平；实验表明，WJW010和WJW011合成乙酰辅酶A和ATP水平较野生对照W3110提高。

技术领域

本发明涉及一种改善大肠杆菌耐药性的方法及其应用，属于基因工程和医药工程领域。

背景技术

头孢西丁是第二代头孢菌素类抗生素，属于β-内酰胺类抗生素。头孢西丁通过抑制细菌细胞壁合成而杀灭β细菌，对细菌产生的β-内酰胺酶具有很高的抵抗性。目前由于头孢菌素的细菌耐药性不断上升，因而不同于第一代和第三代头孢菌素对β-内酰胺酶稳定的头孢西丁再次引起了人们的重视，具有巨大的市场潜力。头孢菌素类药物抗菌谱广、毒性小，在畜禽养殖业中使用十分广泛。当头孢菌素类药物通过工业生产中污水的排放，或经动物给药后的粪便排放等方式排入土壤、污水中时，会使得环境微生物的耐药基因(ARGs)丰度增加，增加环境中细菌的耐药性，从而威胁到抗生素对细菌感染的治疗。同时，由于头孢西丁的使用广泛性，导致一些细菌定向进化出新的耐药基因或耐药系统，出现细菌耐药性，从而使得病原菌耐药人数逐渐增多，临床上以革兰阴性杆菌为常见耐药菌群。各种革兰阴性细菌产β-内酰胺酶而导致细菌的耐药现象也日益增多，特别是产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)及AmpCβ-内酰胺酶(简称AmpC酶)的细菌耐药性强，临床治疗困难大。从而引起医疗防控和食品安全领域专家的广泛重视。为了解决该问题，人们不断开发和生产头孢菌素类抗生素，但是药物头孢西丁等的合成仍然存在较多问题，如成本高、原料有毒具有安全隐患、工艺复杂等，且细菌会不断地进化出新的耐药系统，因此探索和发现头孢西丁耐药性关键结构对解决头孢西丁耐药性具有根本性意义。

万古霉素(Vancomycin)药力较强，被称为“抗生素最后的王牌”，可用来治疗超级耐药细菌的感染，是人类目前对付超级耐药菌株的最后一道防线。但由于养殖场万古霉素的滥用，导致万古霉素的食品污染，长期或过量食用含有万古霉素的动物源性食品，可引起耳、肾和神经系统毒性反应，皮肤过敏及器官功能紊乱等不良反应。同时，由于万古霉素的滥用，导致其耐受细菌的数量也有所增加，产生更严重的抗生素耐药性，这对人类疾病的预防和治疗极其不利，影响动物源性食品安全、公共卫生、生态平衡以及动物性食品出口。因此发现万古霉素耐药系统或结构对防控万古霉素耐药性有重大意义。

大肠杆菌(Escherichia coli)，属于革兰氏阴性菌的典型工业生产菌株，常用于胞内聚羟基脂肪酸酯、有机酸、氨基酸和色素等产物的合成与生产，这些产物均属于食品和医药领域产品。研究发现，大肠杆菌耐药性会导致微生物污染和产品食用的安全隐患。E.coli的外膜结构对细胞的损伤修复以及提高其在恶劣环境下的生存能力十分必要。研究发现，E.coli对抗生素头孢西丁、万古霉素存在一定的耐药性。因此，如何能够改善大肠杆菌的耐药性，对于医学的研究具有重大的意义。

发明内容

技术问题：

本申请要解决的技术问题是提供一种能够降低大肠杆菌对抗生素的耐药性的方法，及提供一种敲除鞭毛基因簇或菌毛基因簇的应用，同时提供一种降低大肠杆菌对抗生素的耐药性的药物作用靶点，并且提供一种降低大肠杆菌对抗生素的耐药性的药物，及鞭毛基因簇flhE-motA，fliY-fliR和flgN-flgL或菌毛基因簇fimB-fimH作为药物作用靶点在开发降低大肠杆菌对抗生素的耐药性的药物中的应用。

技术方案：