耐链霉素与和基因突变

第三节　耐链霉素与rpsL和rrS基因突变

链霉素（Streptomyces，SM）于1944年由Waksman从灰色链霉菌的培养液中首先提取出来。 SM属氨基糖苷类抗生素，对多种革兰氏阴性菌及葡萄球菌的某些菌株有效，对结核菌的作用最为突出，为一线抗结核药物。 SM的发现和应用开创了结核病的现代化疗时代。但使用不久就发现了耐药性现象。其后的研究发现链霉素作用在细菌核糖体上，是一种在蛋白质合成水平上抑制原核生物生长的抗生素。其主要作用部位在核糖体30S亚基（由21种核糖体蛋白和16SrRNA组成）上，通过结合部位的结构变化，引起遗传密码错读，翻译启动的抑制及校对的异常,结果合成无功能的蛋白质，从而发挥抗菌作用。有报道，以结核菌标准株（H37Rv）为对照，32株结核菌临床分离株中，10株SM敏感株的rpsL基因未见SSCP泳动异常，22株SM耐药株中，16株（72.7%）的rpsL基因出现SSCP泳动异常。因此，rpsL基因突变是结核菌对链霉素产生耐药性的重要分子机制，PCR-SSCP银染技术可能成为快速检测结核菌SM药物敏感性的新方法。

通过核糖体亚基重组试验，发现链霉素结合在大肠杆菌的30S亚基的S12蛋白上，造成氨基酸掺入的错译，异常蛋白的产生，阻碍了正常代谢。随后的实验证明，SM对结核杆菌具有相同的作用机制。推测核糖体30S亚基中的核糖体蛋白S12的正常作用是维持读码过程中的一些轻微的不准确性，而一旦S12蛋白发生突变，可能严格要求核糖体只使用与每一密码对应的氨酰-tRNA，更准确地表达mRNA上的每一个密码，从而抑制了SM诱导的遗传密码错读而使结核杆菌产生耐药。因此，30S亚基S12蛋白的编码基因rspL突变是结核杆菌对链霉素产生耐药性的主要机制。

研究同时发现，16SrRNA编码基因的突变也介导其对链霉素的耐药性。16SrRNA530环区为tRNA、核糖体相互作用，既是译码过程的受位（A位）场所，也是整个16SrRNA基因中高度保守的序列之一。530发夹环上的514～516位碱基（5’ -GCC）与毗邻的510凸起环上的495～497位碱基（5’ -GGC）之间，碱基相互配对产生假结结构。该结构处于RNA重要功能区，包括内含子的自动连接、mRNA表达的自动调节、译码译读和终止密码的阅读通过等。16SrRNA530环区高度保守，在二级结构中与915区毗邻。SM与16SrRNA结合的部位就在905位周围区域。当16SrRNA编码基因rrs在530环区和915区域发生突变，就会破坏SM的结合而导致结核杆菌耐药。