第四节　细菌基因表达调控

一、细菌基因表达调控及意义

细菌遗传信息储存于DNA的碱基序列中，通过转录合成RNA再翻译成特异性氨基酸序列（多肽链），不同多肽链经过一定的修饰形成蛋白质。基因表达调控是细菌对其基因表达的调节控制，保证基因表达在时间、空间上处于有序状态，使细菌对外界环境变化做出适当反应。细菌为单细胞生物，没有核膜，极易受外界环境影响，需要不断调控基因表达，以适应外界环境的营养条件和克服不利因素，维持细菌生长和繁殖。细菌基因表达调控的主要因子有：细菌操纵子及位于操纵子上的调节基因、操纵基因、结构基因等特异DNA序列；阻遏蛋白和激活蛋白等调节蛋白、DNA结合蛋白等。细菌基因表达调控主要有正、负调控两种机制。整个调控中都涉及阻遏或诱导作用的发生，转录衰减机制对基因表达也有一定影响，细菌的全局控制系统保证细菌调控多个基因以适应特殊环境条件。信号转导和双组分调控系统使细菌通过感受内部及外部各种因子的变化，调节自身生长发育过程，以适应各种环境的变化。

细菌控制基因表达存在于转录起始、转录终止、蛋白质翻译及RNA和蛋白质的稳定性等每一个环节。细菌控制蛋白质表达有两种主要调控方式：第一种调控发生在转录水平，控制从DNA模板上转录mRNA的速度，转录调节是基因表达调节的关键环节；第二种调控发生在翻译水平，即mRNA合成后，翻译成蛋白质的速度受到调控。

二、DNA结合蛋白

蛋白质与核酸相互作用存在于复制、转录、翻译过程中，成为调控关键点。有两种与核酸相互作用的蛋白质类型：非专一性和专一性。主要取决于蛋白质是作用于核酸的任意位点，还是作用于序列专一性位点。组蛋白是非专一性相互作用的例子，该蛋白在真核染色体结构中起着非常重要的作用。

许多蛋白质与序列专一性DNA相互作用。细菌的调节蛋白特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白都是DNA结合蛋白。DNA结合蛋白与特异的可影响自身基因表达活性的DNA序列结合，激活另一基因的转录。每个多肽有一个与大沟内的DNA序列专一性作用的区域，叫结构域。蛋白质-DNA结合常是非共价结合，当DNA结合蛋白的一段α螺旋落入DNA的大沟或小沟时，螺旋中氨基酸残基的侧链（R基团）指向DNA中的碱基，形成氨基酸与碱基之间连接，形成DNA-蛋白质复合物。

在原核生物与真核生物中，通过对几种DNA结合蛋白结构研究，揭示了这些蛋白质具有相同的蛋白亚结构。这些亚结构是蛋白质与DNA正确结合的区域，具有以下不同的结构模式。

1.α螺旋-转角-α螺旋结构域（图2-5A）

此种结构最早是在原核基因的激活蛋白和阻抑蛋白中发现的，如大肠埃希菌的降解产物基因活化蛋白CAP等都具有该结构域。

2.锌指结构

该结构经常在与DNA结合的真核调控蛋白中出现（图2-5B）。

3.亮氨酸拉链结构（图2-5C）

一条多肽链的亮氨酸链与另一条多肽链的亮氨酸链相互作用形成二聚体，每个拉链的相邻部位是展开的正电荷残基，与DNA结合。

4.螺旋-环-螺旋结构域（图2-5D）

此结构由三部分组成，两端为既亲水又亲脂的两性螺旋区，中间是一个或几个β转角组成的环区。

三、RNA调控

蛋白质合成调控常发生在转录水平，基因在翻译水平上的调控是不常见的。大多数调控网络都是利用调控蛋白调控转录或是翻译。但在一些情况下，起调控作用的是调控RNA，而不是调控蛋白。其中一种类型的调控RNA，称为反义RNA或反义核酸。反义RNA是指能与mRNA互补的RNA分子，长度通常在22个碱基左右，可以在几种不同的细菌基因中起调控作用。反义RNA与mRNA分子特异性互补结合，抑制该mRNA的加工与翻译，是原核细胞中基因表达的一种调控方式。反义核酸具有专一性，与mRNA结合，直接抑制靶mRNA的转录。也可与基因的调控区结合，抑制靶mRNA的翻译功能。在任何细胞内，反义RNA只和它的靶序列结合而不会与其他序列结合。核酸的专一性使其成为一种非常重要的新型药物。设计出反义核酸，来抵抗专一性病毒或调控引起疾病或人类肿瘤的特殊基因。有关反义RNA的研究肯定将会有更加迅速的进展和更广阔的应用前景。

随着RNA新功能的不断发现，RNA对基因表达的调控作用越来越被人们所重视。在细菌体内，广受关注的起调节作用的还有一类被称为非编码小RNA（sRNA）的分子，它们一般在50～500个碱基左右，散布于基因之间，通常不编码蛋白质，个别会有蛋白产物。sRNA通过与特定的mRNA结合，调节翻译活性或其稳定性。sRNA对病原菌的毒力强弱具有重要作用。最初此类sRNA仅在大肠埃希菌中被发现，后来在分枝杆菌、李斯特菌、假单胞菌和弧菌中都陆续发现了类似作用的sRNA。其中许多直接参与了抗生素耐药性的产生。

四、阻遏和诱导

在细菌遗传信息传递过程中，转录和翻译几乎同时进行，转录水平的调控是关键环节。诱导（induction）和阻遏（repression）是在转录水平上控制基因表达的简单调控方式。在特定环境信号刺激下，激活相应基因，基因开始表达或调节表达产物增加，这种基因是可诱导的。在转录水平上促进基因表达的小分子物质称为诱导物。诱导物诱导基因表达，合成蛋白质称为诱导作用。阻遏蛋白可结合特异DNA序列，即操纵序列，阻遏基因转录，称为阻遏作用。在转录水平抑制基因表达的小分子物质称为辅阻遏物。辅阻遏物可与阻遏蛋白结合，抑制基因转录。诱导剂、辅阻遏物统称为效应物。诱导作用和阻遏作用都能对细菌的基因表达能力进行调控。诱导物或辅阻遏物等专一性小分子与阻遏蛋白相互作用，控制转录或翻译。

1.阻遏

阻遏调控系统具有共同机制，通过专一性阻遏蛋白起作用，抑制mRNA的合成。但阻遏蛋白本身又受专一性小分子诱导物和辅阻遏物的调节。阻遏蛋白对细菌表达调控的总体效应是抑制，因此阻遏控制通常被称为负调控。可阻遏的基因一般表达细菌合成代谢过程中必需的氨基酸、核苷酸等重要物质，合成重要物质的基因在正常情况下是开放的。当这些物质在细菌生长环境中含量较高时，可阻遏基因就受调控关闭。

当诱导物不存在时，专一性阻遏蛋白是有活性的，可完全阻遏mRNA的合成。当诱导物加入后，诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白失活，mRNA合成的阻遏效应被解除，一个或一组蛋白质开始合成。如果培养基中存在某种代谢产物含量较高时，细菌就不会合成催化该产物的酶。以大肠埃希菌为例，只有培养基中不存在精氨酸时，细菌精氨酸合成所需的酶才开始合成。外加精氨酸也能够抑制该酶的合成。在缺少精氨酸的培养基中，如果在指数生长期加入精氨酸，生长仍能按原速进行，但精氨酸合成酶的合成就会终止，这种效应就是产物阻遏作用。这一效应是专一的，细胞内的其他种类酶仍按原速不断合成。

大肠埃希菌中，辅阻遏物（如精氨酸）与专一性的阻遏蛋白（精氨酸阻遏蛋白）结合，这种阻遏蛋白是一种变构蛋白，当辅阻遏物与它结合时，构象发生改变，这种构象改变的阻遏蛋白可与基因启动子附近的操纵基因结合，阻断mRNA合成，mRNA编码的专一性蛋白也不能合成。如果这个mRNA是多顺反子，那么这个mRNA编码的所有蛋白都会被阻遏。

在细菌中，阻遏机制是控制氨基酸、嘌吟和嘧啶生物合成途径中各类酶合成的一个手段。特殊生物合成途径的终产物都能抑制此途径中的相应的酶。阻遏具有特异性，不影响其他酶的合成，只影响专一性生物合成途径中的酶。对细菌来说，阻遏机制可以有效确保有机体不再合成不需要的蛋白质，从而防止能量浪费。

2.诱导

细菌需要快速应答环境的变化，营养供给随时都可能发生变化，其生存取决于从分解利用一种物质转换为分解利用另一种物质的能力。当生存环境中某种物质不存在时，细菌并不合成该物质代谢通路中的酶，但随时准备这种物质一出现就可合成所需的酶。诱导调控方式在细菌中很普遍，在单细胞真核生物（如酵母）中也存在。在碳和能量分解代谢过程中，所涉及的酶通常是可诱导的。这一机制对于有机体来说非常重要，保证细菌细胞的代谢活动经济有效，即需要哪种酶，哪种酶就开始合成。大肠埃希菌乳糖操纵子是这种控制机制的最好例子。如果培养基中无乳糖，β-半乳糖苷酶就不会合成。当培养基中一旦加入乳糖，并以乳糖为碳源时，该酶合成就会立刻开始。培养基中无乳糖时，调节基因编码的阻遏蛋白与操纵基因结合，抑制β-半乳糖苷酶合成。当加入乳糖后，乳糖是诱导剂，解除阻遏作用，开始合成β-半乳糖苷酶。

不是所有的诱导物和辅阻遏物均是底物或酶反应的终产物。异丙基硫代-β-D-糖苷（isopropylthio-β-D-galactoside，IPTG），是β-半乳糖苷酶的诱导物，尽管它并不能被该酶水解，但它是乳糖操纵子非常有效的诱导物。这种能诱导酶合成，但不能被酶分解的分子称为义务诱导物。

细菌细胞内不是所有蛋白质合成都受诱导和阻遏调控。一些蛋白的合成不受严格控制，在所有生长条件下，蛋白质合成的水平保持不变，该类蛋白称为组成蛋白。一般来说，在所有营养条件下，组成蛋白均是细胞生长所需的关键蛋白。在细胞生长过程中，该蛋白的合成是连续的，其表达只受启动序列或RNA聚合酶的影响，很少受其他机制调节。

五、正调控与负调控系统

正调控和负调控是一种转录水平的调控机制。根据对调节其表达的小分子应答性质，操纵子分为诱导型（inducible）和阻遏型（repressible）两类。只有在小分子诱导物存在时，诱导型操纵子才能发挥作用。通过利用调控蛋白与小分子诱导物或辅阻遏物适当的相互作用，正调控和负调控都能发生诱导或阻遏作用。当诱导物使阻遏蛋白失活或使激活物蛋白激活时，实现诱导作用。当辅阻遏物使阻遏蛋白激活或使激活物蛋白失活时，实现阻遏作用。

1.正调控系统

在正调控中，调节基因编码激活蛋白。激活蛋白在诱导物作用下，能够与原核操纵子调节序列中特异DNA序列结合，增强RNA聚合酶活性，促进RNA聚合酶与启动序列结合，转录激活，介导正性调节。该系统诱导物常是分解代谢过程中的底物或类似物。正调控系统以大肠埃希菌麦芽糖分解代谢调控为例。只有向培养基中加入麦芽糖，麦芽糖利用酶才能合成。该酶的诱导方式与β-半乳糖苷酶的作用方式相同。诱导物是麦芽糖，在转录水平上通过激活蛋白实现麦芽糖利用酶合成的调控。只有麦芽糖激活蛋白与麦芽糖结合，麦芽糖激活蛋白才能与操纵子DNA序列结合，RNA聚合酶开始转录。激活蛋白像阻遏蛋白一样，能识别DNA上的专一序列。激活蛋白的结合位点序列叫激活蛋白结合位点。

激活蛋白与DNA结合，引起DNA结构的改变，RNA聚合酶能正确识别结合DNA。激活蛋白也可直接与RNA聚合酶相互作用，促进RNA聚合酶对启动子的识别，启动转录开始。无论激活蛋白结合位点是靠近启动子，还是远离启动子几百个碱基，都可发挥激活作用。

2.负调控系统

在负调控中，调节基因编码阻遏蛋白，操纵子如果不被阻遏蛋白关闭，基因表达就能进行。任何干扰基因表达的作用都是负调控，共同特点是阻遏蛋白或与操纵子DNA结合，阻止RNA聚合酶启动转录，或与mRNA结合阻止核糖体启动翻译。阻遏蛋白结合操纵基因或与辅阻遏物协同结合于操纵基因，抑制转录。当有诱导物与阻遏蛋白结合时，阻遏蛋白失去与操纵基因结合活性，基因表达阻遏解除，基因转录开始。

在大肠埃希菌中，一些基因的启动子受正调控，另一些基因的启动子受负调控，还有其他类型的调控存在。此外，有些基因或者存在一个受多种类型调控的启动子，或者存在一个以上各自具有自身调控系统的启动子。

六、转录衰减

原核生物特异基因转录调节机制主要是操纵子转录起始调节，转录起始调节中阻遏蛋白抑制RNA合成，激活蛋白促进RNA合成。在原核生物中存在另一种调控类型——转录衰减，即弱化作用。转录衰减是原核生物特有的一种基因调控机制，是转录和翻译调控相关联的一个典型例子。转录衰减调控发生在RNA合成起始后转录完成前的这段过程中。意味着一个基因或一个操纵子，即使起始转录的数目不变，完成转录的数目也可能会减少。在革兰阴性细菌中的衰减调控，多为调控氨基酸生物合成的基因。

弱化作用是在色氨酸操纵子中发现的，大肠埃希菌中的色氨酸操纵子包括色氨酸生物合成途径中结构蛋白基因，以及操纵子开始处的启动子、调控基因和操纵基因。色氨酸操纵子有多种调控类型，其中之一是阻遏作用，色氨酸阻遏蛋白与操纵子的调控基因序列结合，阻遏色氨酸合成。对操纵子前导序列研究表明，前导区末端序列含有串联的色氨酸密码和一个核糖体结合位点。前导序列可分为1、2、3、4区域，四个区的片段可用不同方式进行碱基配对，3-4区配对或2-3区配对。

原核生物和真核生物，RNA的二级结构也参与表达调控。最常见调控方式是RNA分子在分子内采用不同的碱基配对方式，形成不同的二级结构而参与调控，改变二级结构可对转录终止进行调控。在原核细胞内，转录与翻译两个过程是同时发生的。当下游DNA序列转录仍在进行时，已转录出的序列就开始翻译。当mRNA一离开DNA，核糖体就能与它结合，开始翻译。转录衰减区的mRNA可通过彼此接近的碱基自我配对形成茎环结构，这是典型的终止子结构，标志衰减作用的发生，RNA聚合酶停止转录。核糖体在mRNA上的位置决定控制弱化作用的RNA二级结构的改变。如果色氨酸过量，核糖体就开始翻译前导序列，核糖体能够顺利地翻译出整个前导肽，导致序列3、4区形成终止结构——衰减子。RNA聚合酶在终止密码子UGA处停下来，RNA聚合酶脱落，色氨酸结构基因转录终止，细菌不再合成色氨酸。如果色氨酸缺乏，没有色氨酰-tRNA供给时，前导肽就不再合成，核糖体停顿在前导区相邻的两个色氨酸密码子（图2-6）。RNA聚合酶可从非折叠的终止位点滑过，开始色氨酸结构基因的转录，转录速率受转录衰减机制调节。由此可见，在衰减作用中转录与翻译相互作用，核糖体翻译速率影响着转录的速度。

在色氨酸生物合成途径中，存在着两种性质不同的转录调控机制，阻遏和衰减。阻遏对酶合成的速率影响很大，衰减引起的只是细微调控。阻遏作用和弱化作用调控色氨酸含量变化的结果相同。当色氨酸存在时，操纵子被阻抑，大多数RNA聚合酶脱离启动子，并在弱化子上终止。不含色氨酸时，RNA聚合酶能与启动子结合，在弱化子上不发生转录终止。这两种机制共同精确的调控着色氨酸生物合成酶的合成，即色氨酸的合成。在大肠埃希菌中，组氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和其他的一些氨基酸，以及一些代谢产物的生物合成途径中均存在着衰减调控。

七、细菌的全局控制系统

细菌为了对自身生存环境的变化作出反应，需要同时调控许多不同的基因。即启动全局控制系统，调控多个基因以适应特殊环境条件。当大肠埃希菌生存环境中缺乏磷时，产生的反应使80个以上的基因开始转录合成新蛋白。这些蛋白在细菌适应磷缺乏的环境中起着重要作用。因为这些调控机制操纵着广泛的细胞成分，称其为全局控制系统（表2-2），该系统包括一个或更多的调控子。细菌除了通过激活基因网络对信号作出反应外，全局控制还可有效防止一些基因对环境信号刺激做出不必要的反应。大肠埃希菌系统中，只有培养基中无葡萄糖，以乳糖或麦芽糖为能量来源时，才诱导乳糖或麦芽糖利用酶合成。而细胞在碳源足够条件下生长时，再诱导这些酶合成是非常浪费的。全局控制系统之一的降解物阻遏，就控制了这一浪费问题。

以葡萄糖作为能源时，它能比其他糖优先被利用。因此当大肠埃希菌在培养基中发现葡萄糖和乳糖时，先分解利用葡萄糖，而阻遏乳糖和其他糖利用。这种选择通过阻止包括乳糖操纵子、半乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子等的表达来实现。这种作用称为分解代谢产物阻遏作用。在此阻遏中，细胞在以葡萄糖作为能源的培养基中生长时，各种与葡萄糖初级代谢无关酶的合成就会受到抑制。也就是说，当有更易降解的能源如葡萄糖提供给有机体时，分解代谢产物阻遏就会发生。

当培养基中同时存在两种能源时，如果其中一种能源利用所需的酶受到分解代谢产物阻遏，就会出现二次生长。细菌首先利用一种能源生长，然后有一个暂时的休止，接着在另一种能源上恢复生长。以葡萄糖和乳糖混合生长的现象为例说明，β-半乳糖苷酶是诱导酶，启动乳糖的利用，它的合成受到分解代谢产物阻遏的调控。只要培养基中葡萄糖存在，β-半乳糖苷酶就不能合成，有机体只利用葡萄糖而不利用乳糖。当葡萄糖耗尽时，分解代谢产物阻遏就会消除，β-半乳糖苷酶开始合成，乳糖利用也随之开始。细菌在有葡萄糖的培养基上生长非常迅速，分解代谢物阻遏确保细菌首先利用最易代谢的碳源。

分解代谢产物阻遏通过激活蛋白CAP来调控转录，只有分解代谢产物基因激活蛋白CAP与DNA结合后，才能结合RNA聚合酶，起始转录。CAP为变构蛋白，需与cAMP结合，CAP才有活性，再与DNA序列结合起始转录。葡萄糖浓度低，有乳糖或阿拉伯糖存在时，cAMP浓度增高，与CAP结合形成复合物，阻遏蛋白从操纵子序列上解聚，RNA聚合酶结合启动子序列，表达相应分解代谢的酶以利用乳糖、阿拉伯糖为糖源。当细菌细胞内的葡萄糖水平高时，葡萄糖降低cAMP浓度，阻碍cAMP与CAP结合，导致胞内活性CAP水平很低，RNA聚合酶不能与启动子结合，乳糖操纵子转录受到抑制，使细菌只能利用葡萄糖。分解代谢产物阻遏是一个正调控系统，CAP调控的操纵子中，每一个调控都是由专一性调控蛋白控制。分解代谢产物阻遏调控着几个独立的调控系统，它是一个全局控环式cAMP控制的实例。

属于全局控制系统的基因并不都是仅通过简单阻遏物或激活物的结合来进行调控。当细胞内环境发生变化时，要启动一些平时并不表达的基因作出应答。很多基因受一个以上的全局控制系统控制，它们之间有几个重叠的调控系统。一个操纵子可能受一个以上的调控蛋白调节，调控蛋白的作用彼此独立。如前所述的乳糖操纵子就既受阻遏蛋白负调控，又受分解代谢产物激活蛋白CAP正调控。而且乳糖操纵子阻遏蛋白负调控与CAP正调控两种机制协调合作、相互制约。

八、信号转导和双组分调控系统

生物体通过感受内部及外部各种因子的变化来调节自身生长发育过程，以适应各种环境如温度、pH、营养成分等变化。细菌的调控机制是接受外界环境信号，并传递到专一性调控靶位点上。在麦芽糖的调控子中，麦芽糖与麦芽糖激活蛋白结合后，就可与DNA的专一序列结合激活转录。但在很多情况下，细胞外信号不能直接传递到调控蛋白，而是信号首先被感受器感受到，然后以改变的形式传递到调控装置上，这一过程称为信号转导。

在各种信号感受和传递的途径中，对环境信号作出反应的许多调控系统称为双组分系统。在细菌中已发现100多种不同的双组分信号传递系统，这些系统涉及宿主识别和致病性，对碳、氮、磷及电子受体浓度变化的适应，对介质渗透压变化的生理反应，趋化性及逆境诱导的芽孢形成等。典型的细菌双组分信号系统包含两个蛋白质组分：①位于细胞膜中专一性感受器蛋白；②效应调控子。细菌中还存在其他许多不同的类型，例如感受器和反应调节器合二为一的杂合式信号感受分子，在真核生物中发现的多数信号感受蛋白就属于此类。感受器蛋白具有激酶活性，称作感受器激酶。感受器激酶可直接感受到来自其外部环境的信号，并在细胞质表面发生自身磷酸化反应。然后，这一磷酸化基团在细胞内部传递到另一种蛋白效应调控子上。效应调控子是典型的DNA结合蛋白，用于调控转录，产生生物学效应。

双组分调控机制非常普遍，在很多细菌中，双组分系统调控着许多基因。克雷伯菌中的固氮作用，芽孢中的芽孢形成都是该调控系统的例子。以大肠埃希菌为例，估计至少有50种不同的双组分系统在发挥作用。细菌中具有紧密相关的双组分系统在低等真核生物和酿酒酵母中也存在。高等真核生物也可利用磷酸化作为信号转导机制对环境变化作出反应。

九、群体感应

群体感应（quorum sensing，QS）是一种细菌细胞与细胞间的通讯系统，即细菌通过可扩散的小分子信号感知细胞群体的密度，从而引起一些特定基因在细菌群体中的协调表达。QS系统调控细菌许多重要的生理功能，包括生物发光、生物膜形成、对寄主的致病性等。在大部分革兰阴性菌中，QS基因表达调控系统至少包括信号分子酰基高丝氨酸环内酯（AHL）、与AHL结合后活化的转录因子（LuxR及其类似物）及与转录因子相结合的目标基因启动子中的顺式元件。在一些革兰阳性菌中，信号分子为寡肽。QS与细菌的致病性关系密切，如沙门菌，要等到集结成群达到一定数目后，才释放毒素致使其宿主患病；研究者认为倘若细菌在数目极少情况下释放毒性因子，那么免疫系统会很容易地将它们清除掉。研究发现铜绿假单胞菌中两个与致病性相关的调节系统，分别是LasI/LasR和RhlI/RhlR，这两个系统与QS及相关的毒力基因表达有关，研究者已试图通过干扰QS系统的信号途径达到抗感染目的，该研究极有可能借此开发出一类新型抗感染药物。此外，研究者还发现，细菌会应用群体感应来形成覆盖牙齿或侵蚀的黏性生物膜，并能调节繁殖和芽孢的形成。

十、细菌基因表达调控与耐药

目前较为常见的抗生素耐药机制包括细菌抗生素作用靶位点的改变、产生抗生素钝化酶以及细菌的主动外排泵机制等。上述机制的产生有的是基于抗性基因（主要是通过质粒）的水平传递，有的是自身基因突变的结果。质粒是染色质外的DNA结构，可以单拷贝或多拷贝形式存在于细菌内。不同细菌之间的质粒可以互相传递，表现为一定的“相容性”。有些质粒只能存在于某些固定菌种内，表现为对其他菌种的“不相容性”。质粒通常携带某些对细菌有益的生物学性状，其中最常见的就是携带多种抗生素抗性。一个质粒可携带一种抗性，也可携带多种抗性。质粒水平传播引起的耐药性播散是目前细菌耐药的主要原因之一。比如多种β-内酰胺类抗生素抗性都是由质粒携带并传播的。许多抗性基因的表达表现为组成型特点，即无论在有无相应抗生素存在条件下，相应质粒都会表达，β-内酰胺类抗生素抗性即为此类。除此以外，细菌的遗传突变也在抗生素耐药中发挥重要作用。这种突变表型一般是在有对应抗生素存在条件下才能得以筛选出来，大肠埃希菌在接触到利福平后会很快被筛选出RNA聚合酶基因的点突变株。结核分枝杆菌的耐药多由此种机制产生。抗生素压力筛选下常可进化出多种抗性机制，比如，氨基糖苷类抗性可由细菌产生氨基糖苷类化合物乙酰转移酶或磷酸转移酶，导致抗生素失效，还可由于结合靶位点改变引起。值得注意的是，由于抗生素的作用多数针对细菌的重要生理过程，因此这种点突变产生的耐药性对细菌在无抗生素情况下的生存往往并不十分有利。比如，在某些情况下，大肠埃希菌的突变可出现在蛋白翻译过程中的延伸因子-G（EF-G）上。由于EF-G为正常蛋白翻译所需，所以该种类型突变对细菌正常生长必然会带来不利影响。点突变的出现最快在接触抗生素数小时内即可产生，特别是在抗生素分布不均、亚致死量抗生素存在等环境中。

（高鹏）