近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室歐竑宇研究組在分子生物學知名刊物Nucleic Acids Research上發表題為“VRprofile2: detection of antibiotic resistance-associated mobilome in bacterial pathogens”的研究論文。該論文報導了病原菌耐藥移動元件一鍵式分析的新軟件VRprofile2，將有助於對多重耐藥區形成機制的研究，為遏制細菌耐藥性的傳播提供新的思路。生命科學技術學院博士生王萌為該論文第一作者，歐竑宇教授為通訊作者。
細菌耐藥問題已經成為全球公共健康領域的重大挑戰。臨床上常見的耐藥菌包括Enterococcus faecium（屎腸球菌）、Staphylococcus aureus（金黃色葡萄球菌）、Klebsiellapneumonia（肺炎克雷伯菌）、Acinetobacter baumannii（鮑曼不動桿菌）、Pseudomonas aeruginosa（銅綠假單胞菌）、Enterobacterspecies（腸杆菌）和Escherichia coli（大腸埃希菌），它們統稱為ESKAPEE。這些耐藥菌富含種類繁多的可移動遺傳元件，主要包括質粒、綜合性接合元件、基因組島、原噬菌體、綜合子、轉座子和插入序列等。這些移動元件序列約占整個細菌基因組長度的10-30%；該研究組率先提出了用“移動基因組”（mobilome）來概述細菌移動元件序列的重要性、複雜性和異質性（Ou，H.Y.，et al.，Nucleic Acids Research，2005，2006，2007）。在ESKAPEE臨床分離株中，接合質粒和綜合性接合元件常攜帶多個獲得性耐藥基因，而這些耐藥基因的兩側常出現插入序列和轉座子等其它移動元件，極易發生插入、缺失和重組等遺傳事件，進而形成複雜的嵌合結構。
針對ESKAPEE臨床株耐藥區結構變異的分析需求，VRprofile新版本進行了全新的算灋設計和軟件實現。在算灋設計方面，VRprofile使用“功能模組為主，序列特徵為輔”的方法，基於保守基因簇的共定位來識別綜合性接合元件等複雜的移動元件。VRprofile它在精准識別不同移動元件的基礎上，提出了評估單個細菌中可移動基因組含量的名額mV（mobilome value）。在Web應用方面，VRprofile採用互動式視覺化的框架來提供三個特有的分析服務：（i）一鍵式識別多種移動元件以及毒力基因和耐藥基因，提供了>5500個ESKAPEE細菌移動元件和mV的預計算結果；（ii）可將識別結果與後臺資料庫MobilomeDB2收錄的一千多個活躍的耐藥移動元件進行結構比對，輔助用戶解析多重耐藥區的結構變異；（iii）綜合病原菌菌株分型和質粒的不相容群和轉移潜力等預測功能，為用戶探討“菌型-質粒-耐藥基因”的關聯性提供便捷的服務，例如下圖對碳青黴烯耐藥肺炎克雷伯菌的分析。
該項研究得到國家重點研發計畫、國家自然科學基金、上海市科委和上海交通大學醫工交叉等項目的資助。
論文連結：https://doi.org/10.1093/nar/gkac321