Environmentally relevant concentrations of mercury facilitate the horizontal transfer of plasmid-mediated antibiotic resistance genes

质粒 大肠杆菌 基因 细菌 生物 微生物学 水平基因转移 化学 活性氧 生物化学 遗传学 基因组
作者
Wen Li,Weiguo Zhang,Ming-Sha Zhang,Zhongfang Lei,Peng-Fu Li,Yan Ma,Yan Gao
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:852: 158272-158272 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.158272
摘要

Abundant antibiotic resistance genes (ARGs) are typically found in mercury (Hg)-contaminated aquatic environments. This phenomenon is partly attributed to the co-resistance, cross-resistance, and shared regulatory responses to Hg and antibiotics. However, it remains unclear whether and how Hg influences the conjugative transfer of ARGs mediated by mobilizable plasmids. In the present study, we found that Hg2+ at the environmentally relevant concentrations (0.001-0.5 mg L-1) facilitated the conjugative transfer of ARGs through the mobilizable plasmid RP4 from the donor Escherichia coli HB101 to the recipient E. coli K12. Exposure to Hg2+ significantly increases the formation of reactive oxygen species, malondialdehyde production, antioxidant enzyme activities, and cell membrane permeability, while decreasing the concentration of glutathione. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy showed that the cell membrane suffered from oxidative damage, which is beneficial for conjugative transfer. The expression of global regulatory genes (korA, korB, and trbA) negatively regulating conjugative transfer was restrained by Hg2+, while promoting the expression of positive regulatory genes involved in the mating pair formation system (trbBp and traF) and the DNA transfer and replication systems (trfAp and traJ). Although a high Hg2+ concentration (1.0 mg L-1) suppressed ARGs conjugative transfer, our results suggest that Hg2+ facilitates the dissemination of ARGs in aquatic environments at environmentally relevant concentrations. This study improves our understanding of ARGs dissemination in Hg-contaminated aquatic environments.
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