近日，复旦大学附属华山医院王明贵团队与复旦大学生命科学学院麻锦彪团队合作，在Nature Communications（《自然•通讯》）发表研究论文Dynamic balance of CRISPR-Cas immunity and resistance plasmid anti-immunity mediated by a bifunctional protein AcrIE10 （《双功能蛋白AcrIE10维持细菌CRISPR-Cas免疫功能与耐药质粒抗免疫功能的动态平衡》），首次阐明碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（CRKP）携带的耐药质粒如何通过一种双功能蛋白AcrIE10，在细菌自身免疫系统面前实现“精准逃逸”并稳定传播。该研究为解释临床耐药质粒广泛播散的分子机制提供了重要基础，也为未来阻断耐药传播提供了全新思路与潜在干预靶点。
碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（CRKP）被世界卫生组织列为首要关注的高危耐药病原菌，其携带的blaKPC耐药基因是临床抗菌治疗失败的关键因素，该耐药基因多搭载于可接合质粒，耐药质粒就像“快递包裹”一样在不同细菌间通过接合转移快速传播，加剧临床耐药危机。理论上，肺炎克雷伯菌携带的I-E*型CRISPR-Cas系统可识别并清除blaKPC耐药质粒，但ST15型CRKP中的CRISPR系统却能和blaKPC质粒“和平共处”，这一不寻常的现象激发了研究者的好奇心：细菌免疫为什么没能清除耐药质粒？细菌和耐药质粒为何能做到“相生相克”？
研究发现，耐药质粒编码的AcrIE10蛋白是一个独特的双功能“智能开关”。其C端发挥抗CRISPR功能，能够抑制细菌的CRISPR-Cas免疫活性，帮助耐药质粒逃避免疫清除；其N端则通过全新的RHH结构域发挥转录调控功能，精确控制自身基因的表达水平。更为重要的是，这套调控体系能够根据细菌体内 CRISPR-Cas 系统中主要功能蛋白 Cas7 的浓度变化，动态切换AcrIE10的功能状态：当细菌免疫活跃时，AcrIE10大量合成以抑制宿主菌的免疫；当自身表达过量时，又及时下调表达，避免对宿主菌造成毒性作用。通过这种“遇强则调、动态制衡”的模式，耐药质粒既能成功逃逸细菌免疫清除，又不会因过度表达造成的毒性而导致细菌死亡，最终实现与宿主菌的“共存共赢”。
研究团队进一步分析临床菌株基因组发现，acrIE10基因在ST15型CRKP临床菌株中的检出率高达94.3%，且其中97.4%位于可转移质粒上。这一数据提示，AcrIE10可能在临床耐药质粒的稳定存在和水平传播中发挥重要作用，未来有望成为评估耐药菌株传播风险的一个分子标志物。
该研究还突破了一项领域传统认知。此前全球已发现的抗CRISPR相关蛋白均依赖HTH结构域发挥转录调控作用，而本研究首次报道AcrIE10通过RHH结构域实现转录调控，为新型抗CRISPR蛋白及其基因簇的发掘和鉴定开辟了新方向。
王明贵教授表示，这项研究从临床耐药菌株的异常现象出发，揭示了细菌免疫与耐药质粒之间精细的动态平衡机制，也为应对碳青霉烯耐药危机的策略提供了新思路。未来如果能够靶向AcrIE10，或许可以恢复细菌自身免疫系统对耐药质粒的清除能力，从而减少耐药基因在临床中的传播。
双功能蛋白AcrIE10动态调控细菌免疫与耐药质粒抗免疫的示意图
王明贵教授现任复旦大学附属华山医院抗生素研究所所长，长期从事细菌耐药性、耐药及致病机制研究，以及感染病诊治和抗菌药物合理应用工作，牵头创建了中华医学会细菌感染与耐药防治分会，并担任第一、第二届（现任）主任委员；他同时担任中国医药教育协会感染疾病专委会候任主任委员，是欧洲临床微生物与感染病学会（ESCMID）会士、国际抗微生物化疗学会（ISAC）会士。王明贵教授牵头承担科技部“973”项目、国家自然科学基金委重大项目、重点国际合作项目及组织间国际合作项目、科技部“863”项目、美国NIH资助项目、国家自然科学基金面上项目等20余项科研项目，在国际上报道了qnrC、vanM等10余个细菌耐药新基因，并对高毒高耐肺炎克雷伯菌的形成机制开展了多方位研究。他在Lancet Infect Dis、Sci Adv、Nat Commun、eBioMedicine、Adv Sci、Plos Med等SCI期刊发表论文130余篇，牵头编写指南及共识10余个，其中2个发表于英文刊物。
王明贵与麻锦彪教授担任本文共同通讯作者，徐蔚腾、杨杨、王楚宁及李丹来自复旦大学附属华山医院、生命科学学院及附属儿科医院的博士/博士生为共同第一作者。本研究受国自然重大项目及组织间国际合作项目的资助。
原文DOI：
https://doi.org/10.1038/s41467-026-76353-2
文丨抗生素研究所 杨杨
审核丨抗生素研究所 李丹 王楚宁
