基于比较基因组学揭示基因组岛对多杀性巴氏杆菌群体遗传及毒力的影响

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:caipeng1999
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多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,PM)是一种全球范围导致重要经济损失的机会性致病菌,可感染人类和多种动物。已有报道发现PM中含有荚膜、脂多糖、毒素和铁摄取相关蛋白等毒力基因,而机会性致病菌动态性的基因组主要通过移动元件和噬菌体衍生的基因组岛(Genomic Island,GI)帮助细菌快速获取外源基因片段。目前,对PM内GI作用于毒力的研究甚少,且GI在细菌群体进化过程中对PM群体遗传学的影响更是未知。本研究以实验室已测序10株禽源PM菌株的全基因组及104株NCBI数据库的PM基因组为原材料,通过BioNumerics7.6等生物信息学分析软件获取菌株泛基因组数据,并基于此分析PM群体基因组。然后,利用IslandViewer4在线分析网站获取可能GI区域,根据GI含有整合酶类、直接重复序列、特殊GC含量以及同种属细菌基因组中仅少量存在等特性筛选确定114株PM的GI。已确定的GI分别与泛基因组的核心、附属、特有基因集两两比对,获取GI内基因在泛基因组各组分的比例,利用COG、WEGO等数据库分析GI对PM群体遗传进化的影响。同时分离鉴定鸭源PM自然弱毒株,通过比对其与PM强毒株间的差异,从分子水平上探究禽源PM毒力差异与GI间的关联。通过比较基因组学分析,本研究确定了114株PM的泛基因组呈开放性进化模式,其系统发育关系与宿主来源、地理位置密切相关。PM基因组含有280个GIs,GI内的基因占泛基因组中核心基因5.8%,主要与代谢活动相关;附属基因42.3%,富集适应性基因;特有基因35.4%,含防御相关基因。在PM群体遗传学背景下,通过GI在该菌种附属、特有基因集的较大比例及特殊功能,确定了GI对群体基因组的基因扩增极为重要,同时整合的GI数据也有助于其环境适应性和遗传多样性研究。而新的PM自然弱毒株的分离及强弱毒株分析研究发现,致使强毒株DY120818与4株弱毒株毒力差异的原因极有可能是整合结合元件ICEPmu2,这为进一步探究PM对禽类的致病机理、GI对菌株毒力的影响提供了理论依据。
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