近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在细菌胞外聚合物介导的抗生素抗性基因接合传播机制及调控策略研究方面取得新进展。研究团队系统解析了胞外聚合物在细菌间抗性质粒转移过程中的动态作用及其分子调控机制，并开发了以胞外聚合物合成为靶点的抗性质粒传播阻断方法。相关研究成果以“Unveiling the Impact of Extracellular Polymeric Substances (EPS) on the Conjugative Transfer of Antibiotic Resistance Genes (ARGs)”为题，发表于Environmental Science & Technology。

胞外聚合物被喻为活性污泥中的“暗物质”，它主导着细菌间的聚集、识别与基因交换等“社交行为”。揭示胞外聚合物在抗性基因传播过程中的作用机制，是理解水处理过程中抗性基因流动规律、探索抗性扩散控制新方法的关键。因此，研究团队在前期工作（https://doi.org/10.1021/acs.est.4c01612）的基础上，建立了用于解析细菌间抗性质粒接合传播的可控实验体系。发现胞外聚合物缺失显著降低了抗性质粒在细菌间的接合传播效率与频率；即使在长期连续培养及不同供体/受体比例条件下，该趋势依然保持稳定。进一步的机制研究表明，胞外聚合物缺失不仅引发了细菌内部的应激反应和代谢失衡，还造成细菌间的黏附能力下降，使得接合通道难以有效建立，最终抑制了质粒的传播过程。基于上述发现，研究团队构建了以胞外聚合物生物合成为靶点的CRISPRi原位阻断策略，并在实验室与实际污水样本中验证了该策略对细菌间抗性质粒接合传播抑制的有效性。

图 胞外聚合物在细菌间抗性基因接合传播中的功能解析

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及安徽省环境保护研究等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c11421