干货分享

全基因测序解析红鼓鱼中坎氏弧菌的致病机制

研究背景

 弧菌属是水产养殖动物中最常见的病原体。涉及到虾、鱼和软体动物疾病的坎氏弧菌(V. campbellii),广泛分布在世界各地的海洋环境中,但是我们对其致病机制和抗菌药物耐药性的了解却非常有限。这方面了解的比较少有部分原因是因为最初坎氏弧菌最初被归为哈维氏弧菌,缺乏和其它弧菌属进行比较基因组分析的详细信息。


研究方法
样本: 从网箱养殖的红鼓鱼溃疡皮肤中分离获得坎氏弧菌(V. campbellii LMB 29) 

测序平台:Illumina Miseq + PacBio RS II


研究结果

1.基因组基本特征分析
V. campbellii LMB 29进行拼接组装,拼接结果表明它是由2个环状染色体和4个质粒组成,对获得的序列进行编码基因预测以及非编码RNA预测,构建全基因组序列图谱。对获得的编码基因进行COG注释,约有2/3的蛋白编码基因可注释到COG上,其中大部分集中在分类目录R、E、S、K、T上。


640 (3).webp (13).jpg

 V. campbellii LMB29的染色体和质粒图谱


640 (3).webp (14).jpg

V. campbellii LMB 29的COG功能分类图


针对16个哈氏弧菌基于16S rRNA基因构建系统发生树,结果表明LMB 29菌株与ATCC  BAA-1116菌株的进化关系非常近。ANI分析结果也表明这两株菌的相似度非常高,ANI值高达96.66%,但比较基因组结果分析表明这两株菌在染色体上有多个基因发生了重排。与ATCC  BAA-1116菌株具有一个质粒相比,LMB 29菌株具有四个较大的独特的质粒图谱,这表明了V. campbellii.的细菌演变。

640 (3).webp (15).jpg

基于16S rDNA的系统发育树


640 (3).webp (16).jpg

V. campbellii LMB 29 和V. campbellii ATCC BAA-1116的比较基因组分析



2. 毒力基因和抗菌素耐药基因

640 (3).webp (17).jpg

V. campbellii LMB 29基因岛预测结果及质粒比对结果


       通过VFDB数据库,对V. campbellii LMB 29的毒力因子进行分析。T3SS位于染色体 I上,主要参与弧菌的致病机制。重要的是,最近确认T6SS有三段区域(T6S1,T6S2,T6S3)位于染色体 II上。T6SSs已经涉及到真核细胞的靶向性和毒力性,并且也被认为在弧菌中具有抗菌的作用。此外,编码副溶血弧菌不耐热溶血素的tlh基因也在LMB 29的染色体中发现。结合生理生化试验,最终得出结论,V. campbellii LMB 29是具有致病性的,这与临床观察结果是一致的。


       通过与CARD数据库进行比较,发现在V. campbellii LMB 29中具有37个抗生素抗性基因。这些抗性基因与我们抗生素敏感实验的结果一致,其中一些被归为人类医学上重要的抗生素。
       此外,在质粒pLMB157中,我们命名了一个基因arr-9,该基因与之前描述过的利福平ADP核糖基转移酶(Arr)具有99%的相似性。这个基因最早的报道是在灿烂弧菌和溶藻弧菌的整合接合原件中,目前的研究是首次报道该基因存在于动员质粒中。


       基因岛(GIs),通常被认为是通过水平转移获得,我们对V. campbellii LMB 29基因组中的基因岛进行了预测,在该菌株中鉴定出了多个基因岛区域。除了arr-9外,在V. campbellii LMB 29的另外一个基因岛区域,还发现了四环素耐药MFS外排泵基因tet(A)等,这些发现与细菌通过适应环境获得抗生素的耐药性是一致的。

结论
        对V. campbellii LMB 29测序拼接组装,该基因组有两条环状DNA染色体和4个巨大质粒组成。III型分泌系统和VI型分泌系统,都具有编码不耐热的溶血素的tlh基因,都在LMB 29中存在,这可能导致细菌发病。在LMB 29中预测出了37个抗生素耐药基因,其中包括一个新型的利福平ADP核糖基转移酶arr-9,是在质粒pLMB157中发现的。arr-9基因是在水平转移的基因岛上预测到的,这可能有利于利福平耐药性的传播。


原文索引:Liu J, Zhao Z, Deng Y, Shi Y, Liu Y, Wu C, Luo P, Hu C. Complete Genome Sequence of Vibrio campbellii LMB 29 Isolated from Red Drum with Four Native Megaplasmids. Frontiers in Microbiology. 8: 2035.

(0)

本文由 生物知识学习 作者:来源互联网 发表,转载请注明来源!

热评文章

发表评论