希瓦氏菌、沙門氏菌和噬菌體T5的全基因組測序與分析.pdf

1、我們測序和分析了一株從深海中分離的耐冷耐壓希瓦氏菌Shewanellasp.wp3、一株具有高度致病性和抗藥性的人豬致病沙門氏菌SalmonellaEntericaSerovarCholeraesuisSC-B67和一株以腸道細(xì)菌為宿主的噬菌體bacteriophageT5的全基因組，它們都是來自于或侵染gamma變形菌綱的物種。Shewanellasp.wp3基因組由5，396，476個堿基對(bp)組成，共有4，944個開放閱讀框(

2、ORF)。我們將S.sp.wp3基因組和一株分離自溫暖湖里的希瓦氏菌Shewanellaoneidensis的基因組進(jìn)行了比較。結(jié)果表明S.sp.wp3基因組顯著地?cái)U(kuò)張過，它包括了更多的與各種代謝途徑相關(guān)的基因，而可移動的原件則相對較少。基因的復(fù)制是造成這種擴(kuò)張的最主要原因，因?yàn)槲覀冊诨蚪M中沒有找到很明顯的基因橫向轉(zhuǎn)移的跡象，但是卻找到證據(jù)表明正在進(jìn)行中的基因復(fù)制事件的發(fā)生?；蚪M的這種擴(kuò)張被認(rèn)為是對極端環(huán)境的一種適應(yīng)，因?yàn)樗鼮榧?xì)菌帶

3、來了更多的選擇，幫助細(xì)菌渡過各種難關(guān)。我們的分析結(jié)果為將來更好地理解希瓦氏菌的生物學(xué)和進(jìn)化提供了框架，也為深入研究深海中的生命，尤其是深海細(xì)菌提供了指導(dǎo)。 S.CholeraesuisSC-B67基因組和其它已經(jīng)測序的沙門氏菌的基因組十分相似。通過在基因組水平對三株已測序的沙門氏菌比較發(fā)現(xiàn)，與S.TyphimuriumLT2相比，S.CholeraesuisSC-B67和S.TyphiCTl8具有更多的刪除事件的發(fā)生。S.Cho

4、leraesuis具有151個假基因，其中由那些與細(xì)菌趨向相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中轉(zhuǎn)變而來的假基因的比例，在這三株已測序的沙門氏菌基因組中是最多的。在這些基因中的突變將會導(dǎo)致細(xì)菌能更加自由地游動，使得它們得以更有效地與宿主細(xì)胞發(fā)生作用而形成侵染。一個TetR/AcrR家族中調(diào)控基因acrR由于在其基因中產(chǎn)生了終止密碼子而失去了活性，導(dǎo)致與環(huán)丙沙星抗性相關(guān)的基因AcrAB的過量表達(dá)。基因的橫向轉(zhuǎn)移為不同血清型的沙門氏菌在宿主中不斷開辟新的生存

5、空間提供了源泉，而那些對選擇沒有提供好處的基因會很快地丟失掉。我們的發(fā)現(xiàn)表明了假基因的形成是一種很方便和有效的進(jìn)化途徑，它可以和基因的獲取相互補(bǔ)充，使得這種S.Choleraesuis不斷地增強(qiáng)其致病性和抗藥性，從而得以生存。 我們還對兩個不同的S.Choleraesuis分離株SC-B67和RF-1中的兩個致病質(zhì)粒pSCV50和pKDSC50進(jìn)行了比較分析。這兩個質(zhì)粒具有99％以上的序列相似性。pSCV50中一共有在42個位點(diǎn)

6、的92個核苷酸與pKDSC50有不同，其中有兩個區(qū)域是高變區(qū)：一是非致病相關(guān)的轉(zhuǎn)移區(qū)域(27.5-33.0Kb)，另一區(qū)為未知功能區(qū)(9.0-10.5Kb)。這些結(jié)果顯示與致病相關(guān)的基因是受到負(fù)選擇的，表明它們在細(xì)菌感染時表達(dá)毒性的重要作用，而其它的區(qū)域則傾向于中性進(jìn)化。 噬菌體T5基因組大小為121,752bp，在它的兩端分別具有一個10，139bp(8.3％)的正向末端重復(fù)序列。它的整個基因組的結(jié)構(gòu)是與其溶菌的生活周期相一致

7、的。在168個預(yù)測的ORF中，有61個基因具有注釋；這些注釋的基因主要是與噬菌體DNA復(fù)制、修復(fù)以及核苷酸代謝相關(guān)的酶。我們找到了至少5個核酸內(nèi)切酶，可能與形成T5基因組中的缺刻相關(guān)；同樣我們還報(bào)道了一個被分離開的DNA連接酶。對T5早期的啟動子進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)T5強(qiáng)啟動子可能的模體：AAA{3，4T}nTTGCTT{17，18n}TATAATA{12，13W}{10R}，它可以加強(qiáng)與分步修飾的宿主RNA聚合酶之間的作用，進(jìn)而控制噬菌體DN