我的生活随笔

空肠弯曲菌相变体的生长瓶颈及分类优化:搞定这种致命细菌的有效方法

  阶段变异 (PV) 作为基因表达的随机开关,被人类病原体空肠弯曲杆菌用来适应不同的环境和宿主生态位。

  本文将以肉鸡作为实验对象,通过结合高通量片段大小,以及体内和计算机瓶颈模型的比较,以期证明PV对空肠弯曲杆菌定植因子的体内研究和家禽疫苗研究的混杂影响因素。

  研究使用Phasome It(一种通过与基因组序列中的简单序列重复相关联来识别 PV 基因的新程序),识别空肠弯曲杆菌菌株中所有假定的相变位点通过从基因组序列中提取SSR及其同源基因的功能。

  PV基因在基因组序列中的存在也通过使用 Artemis 中的“来自模式功能的标记”手动搜索 poly-G/C 束得到证实,C. jejuni菌株被发现20个推定的PV基因,有16个PV基因在阅读框内有重复序列,4个有基因间 SSR。

  其他 PV 基因包括脂寡糖 (LOS) 生物合成酶、假定的入侵、酰àn水解酶、阴离子转运蛋白和在鞭毛运动中具有假定作用的蛋白质 。

  其余的鸟类中(36 只中的 21 只),没有观察到定植,对来自未接种疫苗和疫苗“无应答”鸟类和接种物的菌落进行 GeneScan 分析以确定 ON/OFF 表达状态,并使用层次聚类证明了对照和免疫鸟类表现出相似的表达谱。

  我们计算了所有鸡的每个基因的平均 ON/OFF 值,并绘制了每个基因和每只鸡的 %ON 与该平均值的偏差,对于除五个基因之外的所有基因,与平均 %ON 的偏差很小,只有偶尔例外。

  用 PSAnalyse的输出数据,绘制了每个鸡样本和接种物的所有 PV 基因的平均道长度 ,接种物的两个基因编码九个重复的G束,但束长度没有变化。

  这两个基因在输出种群中都表现出低变异性,其余基因编码中间束长度(8-11 次重复),以及最多三个重复单位长度的异质性,输出群体中的五个变异最大的基因属于后一组,在接种物中具有 2 到 3 个重复长度的异质性。

  将在所有鸡中观察到的每个基因的道长度汇总在一起,以确定在定植过程中发生的重复道长度的分布,在所有基因中都观察到了重复单元的分布,表明殖民化后重复道多样性的快速发展。

  为了便于分析,将基因分为三个基因相型和一个基因相型,可变的 5 基因相型由5个最可变的基因组成,这5个基因的可能相型总数为 32,并且在这些实验种群的720个菌落中观察到 19 个。

  这些缺失的相型中有几个只是与接种物中存在的相型的单个基因转换,表明早期转换事件可能导致非接种体相型在鸡中占主导地位,或者这些相型低于检测阈值 0.033(即 30 个分析的菌落少于一个菌落接种物)。

  对于其他两个五基因相型,观察到可能的 32 种相型中的 12 种和 14 种,而对于 4 基因相型,检测到可能的 16 种相型中的 10 种,在所有情况下,接种物中这些基因组的相型数量少于观察到的可变 5 基因相型,并且倾向于由一种主要相型主导。

  和以前一样,在每个鸡输出种群中很容易观察到单一相型的优势,这种优势类型通常是主要接种物相型,对于这些基因组合中的每一个,在五到七只鸡之间含有一种次要接种物相型或其近似衍生物。

  为了研究定植效率和/或接种种群的随机分类,我们确定了被显性相型定植的鸡的百分比和接种物的百分比组成,显性相型定义为包含 60% 或更多源自特定鸟类的菌落的相型,并使用可变 5 基因相型对所有样品进行评估。

  除了 23 只鸟,所有鸟类都被显性相型定植,在接种物中检测到输出相型,每只鸡身上观察到的多样性下降可能是非选择性的,因为没有phasotype 优先殖民与接种和输出人口之间的不成比例的代表。

  jejuni可能需要其整个 PV 基因库来选择这些基因座,这些基因座由与环境传播、家禽定植、面对先天和适应性人类免疫反应的持久性相关的生态位驱动,来自其他微生物的竞争和噬菌体的频繁捕食。

  美发沙龙装修虽然选择是这些基因座进化的关键驱动因素,但瓶颈和搭便车等其他种群决定因素将影响短期感染期间阶段变异的种群结构,在体内研究给定菌株中 PV 基因的整个库可能会深入了解宿主适应和种群结构的波动。

  在这种情况下对于空肠弯曲菌种群的 %ON 状态观察到类似的等级模式,这些种群在幼稚鸟类和给予空肠弯曲菌N-聚糖疫苗的鸟类中定殖,在这份手稿中,我们描述了对这些种群的重复数变化(可变性的决定因素)和相变基因的组合表达状态的进一步检查,从而确定了鸟类定植过程中严重的种群瓶颈。

  通过绘制每只鸟观察到的 %ON 与为所有鸟计算的平均 %ON 的偏差,重新检查所有相变基因的可变性,在输出种群中,相同的五个基因比接种种群中的其他基因更频繁地偏离,在六只鸟中的 %ON 值比平均值高 >50%。

  在菌株 81–176 中,CJJ81176_1421将 MeOPN 转移到 Gal的 C-4 位置. MeOPN 修饰有助于 CPS 介导的血清抗性,因此可能是一种毒力因子,在抵抗鸡和人肠道先天免疫反应的攻击中起关键作用。

  MeOPN 修饰是空肠弯曲杆菌菌株中噬菌体感染的受体,并且裂解性噬菌体在体外和体内选择cj1421的 OFF 表达状态,CJJ81176_1419编码 Cj1420 的同系物,Cj1420是一种假定的甲基转移酶,参与空肠弯曲杆菌中的 MeOPN 生物合成也可能影响血清和噬菌体敏感性。

  鸟类之间这些基因的 %ON 值的极端差异可能是由于对宿主免疫反应(选择 ON 状态)或噬菌体(选择 OFF 状态)的不同暴露,其他可变基因编码阴离子转运蛋白(假基因)、LOS β-1,4-N-氨基半乳糖àn基转移酶和鞭毛糖基化位点内的酶。

  后一种蛋白质的同系物被证明与空肠弯曲杆菌鞭毛上的 O-连接假氨基酸残基添加二甲基甘油酸 (DMGA) 相关,对这些基因的差异表达状态服装店平面图选择的鸟与鸟之间差异的解释可能是由于噬菌体组成、免疫识别或鸡中微生物种群的差异。

  与其他相变基因相比,这五个基因的高变异性的替代解释包括接种物中道长度的变异性更高,以及有较长道的趋势,当在cj1139-lacZ报告基因中检测到 G11 束的 PV 率是 G8 束的十倍时,观察到可变性和重复数之间的关联。

  该报告基因还编码一种酶,该酶参与空肠弯曲杆菌中 LOS 神经节苷脂模拟物的PV菌株,与本研究中的所有其他基因相比,高度可变基因的重复范围或重复次数之间没有检测到显著差异,输出种群的可变性不是由于预先存在的变异或可变性的差异。

  瓶颈的检测依赖于具有遗传多样性的接种物和识别输出群体中变异的能力,以前的细菌研究依赖于标有抗生素抗性盒的等基因菌株或简短的可变序列,微型卫星提gòng了一种瓶颈测量方法。

  基于重复介导的相变基因中 SSR 的多基因相型为检测和追踪特定基因型提gòng了基础,虽然每个单独的 PV 状态在 SSR 中都受到高可变性的影响,但由于突变的乘法效应,相型之间的转换更为罕见,因此如果每个基因的 PV 率为 1×10 3 那么两个基因的同时变化?是1×106。

  检查最可变基因的五个基因相型的相型分布提gòng了主要瓶颈的证据,接种物偶然包含相似数量的多种相型,这些相型以随机模式分布在 24 只鸟中,大多数鸟类以单一相型为主,进一步表明存在狭窄的瓶颈。

  PV 率是针对C. jejuni菌株 NCTC11168中的报告基因和天然基因确定的,但可能代表所有C. jejuni菌株的 PV 率,该模型的另一个关键方面是瓶颈之间以及输入和输出种群之间的世代数,因为在没有选择的情况下,多个基因的 PV 状态预计会在多代之后合并到一个稳定状态 。

  狭窄的瓶颈以前曾因空肠弯曲杆菌中特征标记诱变计划的失败而暗示,并通过与野生型等基因标记菌株混合感染的表现得到证实,在这两种情况下,都未能从个体鸟类中恢复多个独立的分离株。

  本实验成功地检测到由于使用小的、高度混合的接种物和单独的鸟类住房而导致的瓶颈,在大多数其他弯曲杆菌实验和肉鸡群中,由于经常食用含有弯曲杆菌的粪便材料,导致鸟与鸟之间的变异丢失,因为适应性变异可以在鸟类之间传播,并且模糊了非选择性瓶颈的证据。

  瓶颈在实际鸡群中传播的相关性需要进一步探索,以确定它是表型变异性和适应率的主要还是次要决定因素,这一点尤其重要。

  因为肉鸡是人类弯曲杆菌感染的主要来源,目前尚不清楚特定相型是否更容易在人类中引起疾病,或者是否更有可能在鸡中引起侵袭性疾病并因此可能传播更频繁地通过食物链。

  当鸡接种混合空肠弯曲菌种群时,会发生个体间相型的随机分类和克隆种群的产生,笔者没有检测到特定相型的扩增,表明当该空肠弯曲杆菌菌株在鸡群中繁殖时,不会发生对特定相型的选择。

  通过与模拟数据的比较,笔者得出本文重点,C. jejuni种群在鸡的定植过程中受到单细胞瓶颈的影响,宿主定殖过程中如此严重的瓶颈所造成的高度遗传异质性可能对理解食品污染的频率和这种重要病原体对人类疾病的影响有干预。

  刘梦杰,《空肠弯曲杆菌感染肝脏中抗生素抗性基因的时空分布》任妮.,《临床鸡源致病性耐药空肠弯曲杆菌的基因组学研究》郑德联,《人类弯曲杆菌病(综述)》

金山卫士怎么样 重阳节的习俗。

赞(0)
未经允许不得转载:我的生活随笔 » 空肠弯曲菌相变体的生长瓶颈及分类优化:搞定这种致命细菌的有效方法

我的生活随笔我的生活随笔