プラスミドを介したキノロン耐性のメカニズム

キノロンは、細菌DNAジャイラーゼとトポイソメラーゼIVを特異的に標的とする強力な抗菌剤です。これらの薬剤の広範な使用は、細菌のキノロン耐性の増加に貢献しています。以前の研究では、キノロン耐性が染色体遺伝子の変異によって生じることが示されています。最近、キノロンへの移動可能な耐性をコードする多リテアンスプラスミドが発見されました。QNRと呼ばれるプラスミドキノロン抵抗性遺伝子をクローン化し、Qace Delta 1とSuliの上流のインテグロンのような環境で見つけました。遺伝子産物QNRは、ペンタペプチドリピートファミリーに属する218-AAタンパク質であり、免疫タンパク質MCBGとシーケンス相同性を共有しました。QNRには、A/C D/N L/F X Xのコンセンサスシーケンスを持つ単一のグリシンで区切られた11および28のタンデムコピーのペンタペプチド繰り返しドメインがありました。キノロンの主要な標的はグラム陰性株のDNAジャイラーゼであるため、能力をテストしました。キノロンによるジャイラーゼ活性の阻害を逆転させるQNRの。精製されたQNR-HIS（6）は、シプロフロキサシンによる阻害から大腸菌DNAジラーゼを保護しました。ジャイラーゼ保護は、Qnr-Hisの濃度（6）に比例し、シプロフロキサシンの濃度に反比例しました。QNR-HIS（6）の保護活性は、タンパク質を沸騰させることで失われ、キノロンの不活性化も独立したジャイラーゼ活性も含まれませんでした。大腸菌におけるキノロン作用の二次標的であるトポイソメラーゼIVの保護は明らかではありませんでした。QNRがDNAジャイラーゼをどのように保護し、臨床分離株におけるこの耐性メカニズムの有病率は決定されていません。

Quinolones are potent antibacterial agents that specifically target bacterial DNA gyrase and topoisomerase IV. Widespread use of these agents has contributed to the rise of bacterial quinolone resistance. Previous studies have shown that quinolone resistance arises by mutations in chromosomal genes. Recently, a multiresistance plasmid was discovered that encodes transferable resistance to quinolones. We have cloned the plasmid-quinolone resistance gene, termed qnr, and found it in an integron-like environment upstream from qacE Delta 1 and sulI. The gene product Qnr was a 218-aa protein belonging to the pentapeptide repeat family and shared sequence homology with the immunity protein McbG, which is thought to protect DNA gyrase from the action of microcin B17. Qnr had pentapeptide repeat domains of 11 and 28 tandem copies, separated by a single glycine with a consensus sequence of A/C D/N L/F X X. Because the primary target of quinolones is DNA gyrase in Gram-negative strains, we tested the ability of Qnr to reverse the inhibition of gyrase activity by quinolones. Purified Qnr-His(6) protected Escherichia coli DNA gyrase from inhibition by ciprofloxacin. Gyrase protection was proportional to the concentration of Qnr-His(6) and inversely proportional to the concentration of ciprofloxacin. The protective activity of Qnr-His(6) was lost by boiling the protein and involved neither quinolone inactivation nor independent gyrase activity. Protection of topoisomerase IV, a secondary target of quinolone action in E. coli, was not evident. How Qnr protects DNA gyrase and the prevalence of this resistance mechanism in clinical isolates remains to be determined.