抗生素的耐药性基因可细菌中传播，对人类健康构成严重威胁。多重耐药革兰氏阴性菌的快速传播与可移动遗传元件（如质粒）的水平传播密切相关。IncX质粒因其能够携带和传播耐药基因（如碳青霉烯类、多粘菌素和四环素耐药基因）而受到广泛关注。

2025年3月4日，华南农业大学兽医学院刘健华团队在communications biology 上发表了题为“Comprehensive analysis of Enterobacteriaceae IncX plasmids reveals robust conjugation regulators PrfaH, H-NS, and conjugation-fitness tradeoff”的研究成果。

关于肠杆菌科细菌中IncX质粒的接合转移调控机制的研究，揭示了质粒编码的关键调控因子PrfaH和H-NS在接合转移中的作用，以及接合与宿主适应性之间的权衡，并为开发抗耐药性传播策略提供了新的靶点和理论支持。

文章中解析了PrfaH的晶体结构，发现其与大肠杆菌染色体编码的RfaH结构相似，但关键氨基酸残基存在差异，导致其靶标序列和功能的特异性。青云瑞晶很荣幸参与到了PrfaH的晶体结构解析工作中。

青云瑞晶贡献

▶ 青云瑞晶实验结果展示

PrfaH蛋白纯化结果

PrfaH蛋白晶体

晶体衍射结果

PrfaH结构解析结果（分辨率2.0Å）

文章内容概览

01 基因敲除和功能分析

研究者通过基因敲除技术分析了IncX3质粒pHNYX644中与接合转移相关的基因，发现prfaH和phns是调控接合转移的关键基因。

prfaH的缺失完全阻断了质粒的接合转移，而phns的缺失显著提高了接合频率。

图1. 参与 IncX3 质粒接合调控的基因鉴定

02 PrfaH的功能和结构解析

PrfaH被鉴定为一种转录抗终止因子，通过结合prfaH启动子下游的ops样序列来激活virB基因簇的表达。

研究者解析了PrfaH的晶体结构，发现其与大肠杆菌染色体编码的RfaH结构相似，但关键氨基酸残基存在差异，导致其靶标序列和功能的特异性。

图2. PrfaH 靶位点的鉴定及结构分析

图3. prfaH的 5’非翻译区（UTR）与PrfaH的相互作用以及影响PrfaH功能的关键核苷酸分析

图4.  PrfaH 的结构与功能分析

03 H-NS的调控作用

IncX3质粒编码的H-NS通过直接抑制prfaH的表达来降低接合频率，同时提高宿主细菌的适应性。

研究者通过竞争实验和质粒入侵实验，探讨了PrfaH和H-NS在不同营养条件下的作用。

图6. 质粒编码的 H-NS-PrfaH 调控子介导IncX 质粒在接合调控中的相互作用。

图7. prfaH 和phns 对宿主细菌适应性及种群动态的影响

图8. IncX3 质粒的接合调控及其在不同营养条件下对质粒持久性的影响

结果讨论

本研究有助于对接合抑制剂的开发以控制耐药基因传播，PrfaH 是开发针对 IncX 耐药性质粒转移特异性抑制剂的合适候选靶点。