近日，《Nucleic Acids Research》 发表了王辉教授联合中国医学科学院游雪甫教授团队的最新研究, 该研究揭示多黏菌素耐药肺炎克雷伯菌维持毒力的新机制：PhoP可直接正调控下游VirK蛋白，后者作为辅助因子参与多黏菌素耐药肺炎克雷伯菌毒力维持, 由此提出“PhoP-VirK轴”连接抗药性与致病性的调控模型。该研究提示，在耐药背景下，细菌毒力的维持与耐药调控网络密切相关，相关因子有望成为未来抗感染干预的新靶点。

研究背景

肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是重要的临床条件致病菌之一。随着多重耐药菌株的持续出现，多黏菌素（polymyxin）已成为治疗碳青霉烯耐药菌感染的“最后防线”。传统观点认为：抗生素耐药性的获得通常伴随着适应性代价，例如毒力降低。然而，临床观察显示，部分多黏菌素耐药菌株仍保持甚至增强致病能力，提示其耐药与毒力之间可能存在协同调控机制。因此，阐明耐药菌株在宿主体内维持毒力的分子机制，对于理解病原菌进化规律及开发新的治疗策略具有重要意义。

研究内容

1、VirK被“异常激活”，锁定研究对象

多黏菌素耐药菌株的转录组分析结果显示PhoP/PhoQ系统显著激活，并伴随kpn2146_RS17285（virK -virulence required for Klebsiella pneumoniae）基因表达上调； RT-qPCR结果显示，在具有功能的phoP时，随着mgrB截断，virK的表达量同步增加，提示virK和mgrB是失活状态相关。然而，在phoP基因敲除后，补充mgrB并不能影响virK的表达；相反，补充phoP可恢复mgrB突变体中virK的上调表达。上述结果表明，virK可能受到 PhoQ/PhoP 双组分信号通路的调控。

2、临床证据：不是实验室“偶然现象”

在临床分离的耐药菌株中，virK与phoP基因表达呈现极高的正相关性（r=0.98）。这一结果提示，实验室菌株中观察到的调控关系也可能存在于临床分离株中。尽管仅凭表达相关性尚不能直接推断因果关系，但该结果说明，PhoP与virK的协同调控关系可能在临床感染环境中具有一定保守性。

3、从调控关系到直接调控证据

研究进一步通过EMSA和ChIP-Seq发现，PhoP蛋白能够与virK基因启动子区域发生特异性结合。随后，利用DNase I footprinting技术精确定位了PhoP在DNA上的保护区域，从而确认了其结合位点。上述结果表明，virK是PhoP蛋白的直接调控靶基因。

4、VirK是否参与耐药？

既然virK受PhoP调控，而PhoP又是耐药调控网络中的核心因子，一个自然的问题随之而来：VirK是否直接参与多黏菌素耐药？实验结果给出了出人意料的答案。在多黏菌素 MIC 检测中，virK缺失株与野生型菌株之间并未观察到显著差异；在抗菌肽敏感性实验中，也未发现明显变化。进一步通过质谱分析脂质A（Lipid A）结构，发现不同菌株之间的峰型一致，未检测到可见的修饰差异。这些结果表明，VirK并未被证实参与本研究条件下的经典多黏菌素耐药机制。

5、真正的作用：参与毒力维持

虽然肺炎克雷伯菌中phoP表达水平升高常与LPS修饰相关的耐药表型有关，但其对毒力的影响尚未形成统一认识。因此，研究团队分别在Kpn2146（野生型）和Mut-S（mgrB截断菌株）背景下，构建virK缺失和互补菌株，并通过小鼠全身感染模型评估 virK对细菌致病性的影响。结果显示，在Kpn2146背景下，virK缺失会导致细菌毒力略有下降，而互补可部分恢复该表型，说明VirK参与毒力调节，但并非决定致病性的唯一关键因素。相比之下，在Mut-S耐药突变菌株中，virK缺失对毒力的影响更为明显，而互补则几乎完全恢复了菌株的致病性，提示VirK在多黏菌素耐药肺炎克雷伯菌中发挥辅助毒力维持作用。

科学价值与现实意义

多黏菌素耐药后，mgrB基因失活导致PhoP持续高表达，同时显著上调外膜相关virK基因。本研究建立了“MgrB–PhoP/PhoQ–VirK”调控轴模型，阐明了VirK在外膜稳态维持与毒力调节中的关键作用，提出PhoP/PhoQ系统不仅调控耐药相关基因（如arn系列），还同时激活virK基因，形成一条独立的毒力维持通路。上述研究在逻辑上形成高度递进的连续突破：IS26介导染色体倒位驱动耐药产生→mgrB失活导致PhoP/PhoQ持续激活→PhoP直接调控virK基因表达→VirK参与外膜稳态维持与毒力调节；实现了从基因组结构变异→信号转导网络重构→外膜稳态调节→毒力改变的系统性机制解析。因此本研究在揭示新的耐药形成机制的基础上，还阐明其对毒力与形态调控的影响，为耐药风险评估与干预策略优化提供理论基础，也为我们理解细菌耐药与毒力的关系提供了全新的视角。

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原文链接:

https://doi.org/10.1093/nar/gkag290

王辉教授课题组网站:

https://www.wanghuilab.net/

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第一作者简介:

李海滨

医学博士，北京大学医学部博雅博士后，毕业于中国医学科学院医药生物技术研究所，现为北京大学人民医院检验科博士后，师从王辉教授。长期聚焦肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药进化机制及耐药—毒力耦联调控网络研究，开展了系统、连续且具有原创性的工作，构建了从“染色体结构变异驱动耐药产生”到“信号调控网络重塑毒力与形态表型”的完整研究体系。以第一作者在Acta Pharmaceutica Sinica B (IF=14.6)等高水平期刊发表SCI论文2篇。主持国家自然科学基金青年项目1项，获中国博士后科学基金面上项目及国家资助博士后研究人员计划（C档）资助，并作为科研骨干参与国家重点研发计划项目2项。

合作通讯作者:

李聪然

中国医学科学院医药生物技术研究所研究员，博士生导师。先后赴美国佐治亚州立大学、瑞典乌普萨拉大学交流学习。研究方向为细菌体内进化、抗菌药效学及细菌耐药机制，新型抗菌策略研发。获北京市科技新星、北京协和医学院“协和新星”、中国药学会“赛诺菲-安万特”青年生物药物奖、“梅里埃研究院-中国医学科学院青年科学家奖”，兼任《中国医药生物技术》编委、中国药理学会化疗药理专业委员会委员、北京药理学会抗感染药理专业委员会委员。

游雪甫

研究员，长聘教授，博士研究生导师，中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所副所长，国家万人领军人才，国务院政府特贴专家，科技部重点领域创新团队负责人，卫生部突贡专家，科技北京百名领军人才，抗感染药物研究北京市重点实验室主任。兼职中国药学会抗生素专委会主任委员、中国药理学会化疗药理专委会副主任委员、北京药理学会抗感染药理专委会副主任委员等。

主要通讯作者:

王辉

医学博士、长聘教授、博士生导师。北京大学人民医院检验科主任、北京大学医学部医学检验学系主任。

国家杰青、国家卫健委中青年突贡专家；中国医促会临床微生物分会主任委员；中华医学会微生物学和免疫学分会副主任委员；中华医学会检验医学分会常委兼临床免疫学组组长；《中华检验医学杂志》副总编辑；Microbiology Spectrum高级编委，Science Bulletin等多个杂志编委。连续四年（2022-2025）入选全球前2%顶尖科学家榜单“年度科学影响力排行榜”。研究方向：感染性疾病病原诊断、细菌耐药机制研究等。主持国家重点研发计划、国自然、北自然等30多项课题。获华夏医学科技奖科学技术奖一等奖（排1）、中华预防医学会科学技术奖科技进步二等奖（排1），获国家医学科技奖科学技术奖二等奖（排3）。

文献来源:
Li H, Jin L, Wang P, et al. PhoP-regulated VirK acts as an accessory factor to maintain virulence in polymyxin-resistant Klebsiella pneumoniae. Nucleic Acids Research, 2026;54(8):gkag290.DOI:10.1093/nar/gkag290