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微生物能够通过基因水平转移的方式获得致病和耐药等相关基因。质粒、插入序列(insertion sequence,IS)、转座子、整合子、整合性接合元件(integrative and conjugative element,ICE)和其它基因组岛等可移动遗传元件是推动这一过程的关键遗传介质,这些可移动遗传元件组成了可移动基因组(mobile genome,mobilome)。肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)为条件致病菌,目前因引发严重耐药问题引起广泛的重视。肺炎克雷伯菌HS11286是2011年从上海某医院临床样本中分离得到的耐碳青霉烯类抗生素的菌株,属于ST11型,全基因组已完整测定。本文对其可移动基因组进行了识别和研究,包括6个质粒、49个插入序列、9个转座子、1个Class I整合子、2个ICE和7个前噬菌体。IS、转座子和整合子多位于质粒上。而HS11286携带超过20个预测的耐药基因,其中17个也位于质粒上,包括碳青霉烯类抗生素抗性基因blaKPC-2。遗传背景分析表明转座子Tn3、Tn1721、Tn5393,整合子ΔIn2和插入序列ISCR3、ISCR2对耐药基因的获得有重要贡献。其它插入元件对耐药遗传背景进化有重要作用,其中IS26是一个高度活跃的、推动该进化进程的插入序列。进而,利用λred重组和Flp-FRT重组突变方法对blaKPC-2和一段26 kb含有13个耐药基因的区域进行敲除。抗菌药物敏感性试验表明,缺失突变株对临床常用抗菌药物的敏感性大幅提高,与突变后基因型相符,至此也成功构建了可用于安全遗传操作的模式菌株。此外,对HS11286的ICE进行了研究。其中,ICEKpnHS11286-1带有一个已知的毒力岛;而ICEKpnHS11286-2功能未知。本研究开发了一种利用sacB反选择的ICE敲除策略,通过筛选自然丢失该元件的方法获得目标突变株。应用该方法成功获得ICEKpnHS11286-1缺失的突变株。但发现该突变株在染色体上发生了非预期突变。结合序列分析和实验方法对突变进行了准确定位,确定这种非预期突变是一种染色体重组现象,与ICEKpnHS11286-1重组位点的序列相同,可能是由该ICE整合酶介导的,但相关机制有待于研究。ICE是一种广泛存在于细菌中的可自主移动元件,自身编码重组和接合转移所需的全部功能,携带多样化附属功能基因,是耐药和致病基因播散的一种有效介质,目前尚缺乏系统研究。我们通过文献挖掘方式和生物信息学方法收集了428个ICE,并进行分类。ICE在DNA水平呈现多样性,但在ICE家族内进行蛋白序列比较发现同一家族ICE拥有保守骨架和可变区域。通过基于隐马尔科夫模型特征谱(profile hidden Markov model,profile HMM)的方法对保守蛋白进一步比较,发现不同家族之间的ICE的重组和接合转移模块也具有保守特征。进而,针对ICE整合模块和接合转移模块收集和建立profile HMM数据集,尤其对与接合转移相关的IV型分泌系统(T4SS)进行重点挖掘,在531株已测序细菌基因组中识别出的811个T4SS,并进行了功能分析和系统分类。以此为基础,提出一个基于生物学特征的ICE数学描述模型和识别策略。本研究将有助于我们深入理解和研究细菌遗传多样性、耐药和致病机理,以期能够为发展新一代预防性和治疗性方法提供思路。