ZS
Zhiqiang Shen
Author with expertise in Global Challenge of Antibiotic Resistance in Bacteria
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
12
(50% Open Access)
Cited by:
1,556
h-index:
46
/
i10-index:
120
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Nanoalumina promotes the horizontal transfer of multiresistance genes mediated by plasmids across genera

Zhigang Qiu et al.Mar 12, 2012
Antibiotic resistance is a worldwide public health concern. Conjugative transfer between closely related strains or species of bacteria is an important method for the horizontal transfer of multidrug-resistance genes. The extent to which nanomaterials are able to cause an increase in antibiotic resistance by the regulation of the conjugative transfer of antibiotic-resistance genes in bacteria, especially across genera, is still unknown. Here we show that nanomaterials in water can significantly promote the horizontal conjugative transfer of multidrug-resistance genes mediated by the RP4, RK2, and pCF10 plasmids. Nanoalumina can promote the conjugative transfer of the RP4 plasmid from Escherichia coli to Salmonella spp. by up to 200-fold compared with untreated cells. We also explored the mechanisms behind this phenomenon and demonstrate that nanoalumina is able to induce oxidative stress, damage bacterial cell membranes, enhance the expression of mating pair formation genes and DNA transfer and replication genes, and depress the expression of global regulatory genes that regulate the conjugative transfer of RP4. These findings are important in assessing the risk of nanomaterials to the environment, particularly from water and wastewater treatment systems, and in the estimation of the effect of manufacture and use of nanomaterials on the environment.
0
Citation447
0
Save
0

Chlorine disinfection increases both intracellular and extracellular antibiotic resistance genes in a full-scale wastewater treatment plant

Shanshan Liu et al.Mar 2, 2018
The emergence and spread of antibiotic resistance has posed a major threat to both human health and environmental ecosystem. Although the disinfection has been proved to be efficient to control the occurrence of pathogens, little effort is dedicated to revealing potential impacts of disinfection on transmission of antibiotic resistance genes (ARGs), particularly for free-living ARGs in final disinfected effluent of urban wastewater treatment plants (UWWTP). Here, we investigated the effects of chlorine disinfection on the occurrence and concentration of both extracellular ARGs (eARGs) and intracellular ARGs (iARGs) in a full-scale UWWTP over a year. We reported that the concentrations of both eARGs and iARGs would be increased by the disinfection with chlorine dioxide (ClO2). Specifically, chlorination preferentially increased the abundances of eARGs against macrolide (ermB), tetracycline (tetA, tetB and tetC), sulfonamide (sul1, sul2 and sul3), β-lactam (ampC), aminoglycosides (aph(2’)-Id), rifampicin (katG) and vancomycin (vanA) up to 3.8 folds. Similarly, the abundances of iARGs were also increased up to 7.8 folds after chlorination. In terms of correlation analyses, the abundance of Escherichia coli before chlorination showed a strong positive correlation with the total eARG concentration, while lower temperature and higher ammonium concentration were assumed to be associated with the concentration of iARGs. This study suggests the chlorine disinfection could increase the abundances of both iARGs and eARGs, thereby posing risk of the dissemination of antibiotic resistance in environments.
0
Citation325
0
Save
0

Chlorine disinfection promotes the exchange of antibiotic resistance genes across bacterial genera by natural transformation

Min Jin et al.Apr 23, 2020
Chlorine disinfection to drinking water plays an important role in preventing and controlling waterborne disease outbreaks globally. Nevertheless, little is known about why it enriches the antibiotic resistance genes (ARGs) in bacteria after chlorination. Here, ARGs released from killed antibiotic-resistant bacteria (ARB), and culturable chlorine-injured bacteria produced in the chlorination process as the recipient, were investigated to determine their contribution to the horizontal transfer of ARGs during disinfection treatment. We discovered Escherichia coli, Salmonella aberdeen, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis showed diverse resistance to sodium hypochlorite, and transferable RP4 could be released from killed sensitive donor consistently. Meanwhile, the survival of chlorine-tolerant injured bacteria with enhanced cell membrane permeabilisation and a strong oxidative stress-response demonstrated that a physiologically competent cell could be transferred by RP4 with an improved transformation frequency of up to 550 times compared with the corresponding untreated bacteria. Furthermore, the water quality factors involving chemical oxygen demand (CODMn), ammonium nitrogen and metal ions (Ca2+ and K+) could significantly promote above transformation frequency of released RP4 into injured E. faecalis. Our findings demonstrated that the chlorination process promoted the horizontal transfer of plasmids by natural transformation, which resulted in the exchange of ARGs across bacterial genera and the emergence of new ARB, as well as the transfer of chlorine-injured opportunistic pathogen from non-ARB to ARB. Considering that the transfer elements were quite resistant to degradation through disinfection, this situation poses a potential risk to public health.
0
Citation288
0
Save
0

Whole-Genome Sequencing of Native Sheep Provides Insights into Rapid Adaptations to Extreme Environments

Ji Yang et al.Jul 8, 2016
Global climate change has a significant effect on extreme environments and a profound influence on species survival. However, little is known of the genome-wide pattern of livestock adaptations to extreme environments over a short time frame following domestication. Sheep (Ovis aries) have become well adapted to a diverse range of agroecological zones, including certain extreme environments (e.g., plateaus and deserts), during their post-domestication (approximately 8–9 kya) migration and differentiation. Here, we generated whole-genome sequences from 77 native sheep, with an average effective sequencing depth of ∼5× for 75 samples and ∼42× for 2 samples. Comparative genomic analyses among sheep in contrasting environments, that is, plateau (>4,000 m above sea level) versus lowland (<100 m), high-altitude region (>1500 m) versus low-altitude region (<1300 m), desert (<10 mm average annual precipitation) versus highly humid region (>600 mm), and arid zone (<400 mm) versus humid zone (>400 mm), detected a novel set of candidate genes as well as pathways and GO categories that are putatively associated with hypoxia responses at high altitudes and water reabsorption in arid environments. In addition, candidate genes and GO terms functionally related to energy metabolism and body size variations were identified. This study offers novel insights into rapid genomic adaptations to extreme environments in sheep and other animals, and provides a valuable resource for future research on livestock breeding in response to climate change.
0
Citation275
0
Save
7

Temporally integrated transcriptome analysis reveals ASFV pathology and host response dynamics

Lin Lv et al.May 7, 2022
Abstract African swine fever virus (ASFV) causes a lethal swine hemorrhagic disease and is currently responsible for widespread damage to the pig industry. The molecular mechanisms of ASFV pathogenicity and its interaction with host responses remain poorly understood. In this study, we profiled the temporal viral and host transcriptomes in porcine alveolar macrophages (PAMs) infected at 6, 12, 24 and 48 hours with highly virulent (SY18) and low virulent (HuB20) ASFV strains. We first identified profound differences in the virus expression programs between SY18 and HuB20, while the transcriptome dynamics in host cells were dominated by infection time. Through integrated computational analysis and experimental validation, we identified differentially expressed genes and related biological processes, and elaborated differential usage of the NF-kappaB related pathways by the two virus strains. In addition, we observed that compared to the highly virulent SY18 strain, HuB20 infection quickly activates expression of receptors, sensors, regulators, as well as downstream effectors, including cGAS, STAT1/2, IRF9, MX1/2, suggesting rapid induction of a strong immune response. Lastly, we constructed a host-virus coexpression network, which shed light on pathogenic functions of several ASFV genes. Taken together, these results will provide a basis for further mechanistic studies on the functions of both viral and cellular genes that are involved in different responses. Author Summary Since it was first described in Kenya in 1921, ASF has spread across sub-Saharan Africa, the Caribbean, the Western Europe, the Trans-Caucasus region, and the Russian Federation. Recent outbreaks have also been reported in Asia, which has devastated the pig industry, resulting in an approximately 40% reduction in pork worldwide. In the absence of effective vaccine or treatment, the mortality for infections with highly virulent strains approaches 100%, while low virulent strains causing less mortality spreads fast recently. Nevertheless, the mechanisms of ASFV pathogenicity, especially the differences between highly and low virulent strains remain poorly understood. Here, we used RNA-seq to analyze the viral and host transcriptome changes in PAMs infected with a virulent strain (SY18) or an attenuated strain (HuB20) at different stages. We found that the presence of ASFV significantly affected the cellular transcriptome profile. In addition, we did temporal and described the dynamic expression programs induced in the host cells by ASFV infection of different virulence strains. In particular, we identified differential gene expression patterns in host innate immune responses and expressed cytokines and chemokines between ASFV strains of different virulence. Our study provides new insights into ASFV pathogenicity research and novel drug or vaccine targets.
7
Citation1
0
Save
0

Biomimetic Activation of N‐Nitrosamides with Red Light‐Triggered Nitric Oxide Release via Mediated Electron Transfer

Guihai Gan et al.Jul 22, 2024
Mediated electron transfer (MET) is fundamental to many biological functions, including cellular respiration, photosynthesis, and enzymatic catalysis. However, leveraging the MET process to enable the release of therapeutic gases has been largely unexplored. Herein, we report the bio‐inspired activation of a series of UV‐absorbing N‐nitrosamide derivatives (NOA) under red light exposure, enabling the quantitative release of nitric oxide (NO) gasotransmitter via an MET process. The cornerstone of our design is the covalent linkage of a 2,4‐dinitroaniline moiety, which acts as an electron mediator to the N‐nitrosamide groups. This facilitates efficient electron transfer from the excited palladium(II) meso‐tetraphenyltetrabenzoporphyrin (PdTPTBP) photocatalyst and the selective activation of NOA. Our approach has been validated with distinct photocatalysts and various N‐nitrosamides, including those derived from carbamates, amides, and ureas. Notably, the modulation of the linker length between the electron mediator and N‐nitrosamide groups serves as a regulatory mechanism for controlling NO release kinetics. Moreover, this biomimetic NO release platform demonstrates effective operation under both normoxic and hypoxic conditions, and it enables localized delivery of NO under physiological conditions, exhibiting significant anticancer efficacy within the phototherapeutic window and enhanced selectivity towards tumor cells.
Load More