β-内酰胺类抗生素可以竞争性地与青霉素结合蛋白结合,从而干扰细胞壁肽聚糖的合成,使细菌裂解死亡。伴随着抗生素的广泛使用,细菌产生的耐药性问题日趋严重。革兰氏阴性菌对β-内酰胺类抗生素最普遍的耐药机制是产生β-内酰胺酶水解抗生素。Shewanella oneidensis MR-1因D型β-内酰胺酶Bla A（bla A编码）的产生对β-内酰胺类（如氨苄青霉素等）具有天然抗性。前期研究发现,该菌中bla A基因的表达受氨苄青霉素诱导,同时青霉素结合蛋白PBP1a（mrc A编码）缺失后bla A呈组成型高表达。bla A基因的诱导表达模式明显不同于已有的研究,但其具体调控机制仍不清楚。本研究通过转录组测序寻找bla A诱导表达过程中的关键调控蛋白,并深入探究其调控机制。首先,本研究对bla A基因诱导型表达（WT＿100）和组成型高表达（mrc A）时的转录本进行测序,发现了34个共同上调和8个共同下调的基因。在共同上调的基因中,包括编码β-内酰胺酶的bla A、编码（p）pp Gpp合成酶的rel V、编码分选酶系统的SO2194-96操纵子以及编码双组分系统的SO2192/SO2193和pho P/pho Q等。此外,转录组测序结果还表明,由氨苄青霉素和PBP1a引起的肽聚糖循环失调,影响了铁稳态、物质转运、细胞呼吸和电子传递链等多个代谢途径。通过基因敲除和回补,发现SO2192和SO2193的缺失使菌株失去对氨苄青霉素的抗性。进一步的研究发现,这些突变株中bla A基因的表达不再受氨苄青霉素诱导,Bla A酶活也不再增强。因此,SO2192/SO2193在bla A基因诱导表达过程中发挥至关重要的作用,将其分别命名为sbr K和sbr R。其中,sbr K编码组氨酸激酶,sbr R编码反应调节蛋白,两者共同组成双组分系统。生物信息学分析表明Sbr K的第508位组氨酸(Sbr K^H508)和Sbr R的第52位天冬氨酸(Sbr R^D52)是保守的磷酸化位点。这些磷酸化位点突变后,氨苄青霉素不能诱导bla A基因的表达,也不能增强Bla A的酶活。细菌基因RACE扩增和bla A启动子截短实验结果表明,bla A基因的转录起始位点位于起始密码子上游38 bp处,Sbr R与bla A的结合位点可能位于起始密码子上游97 bp和150 bp之间。Lac Z报告系统和氨苄青霉素敏感性实验表明,Sbr KR可以进行自调控,组分间的信号传递高度特异,不受其他双组分系统的串扰。Sbr R除调控bla A和sbr KR外,还能调控pds O、cre D、rel V、pho P、SO3810和SO2725基因的表达。综上,本研究发现S.oneidensis中双组分系统Sbr KR调控bla A的诱导表达。当氨苄青霉素存在时,组氨酸激酶Sbr K感知信号,通过保守位点Sbr K^H508和Sbr R^D52的磷酸化,完成与反应调节蛋白Sbr R间的信号传递,从而调控靶基因bla A的表达,增强细菌对氨苄青霉素的抗性。