沙门氏菌鞭毛蛋白基因簇fliC和fljB进化分析

发布时间：2020-06-09 19:22

【摘要】：沙门氏菌(Salmonella)是一种重要的食源性致病菌,能够通过食物链在人和动物中进行传播,由其引发的食物中毒病例在世界范围内居首位。泛基因组学是比较基因组学的重要延伸,是研究沙门氏菌的多样性、演化规律和基因组结构等内容的新型手段。鞭毛蛋白及其相变特征在沙门氏菌进化与环境适应中发挥着重要作用。沙门氏菌鞭毛钩结构由fliC或fljB基因编码,根据fljB基因有无,将它们分为单相(只存在fliC)和双相(同时存在fliC和fljB)。本研究首先从公共数据库(NCBI)中下载获得214株沙门氏菌基因组(其中205个为肠道亚种,包含87个血清型),并以它们为研究对象,进行泛基因组学分析。结果表明:214株沙门氏菌中共有14,583个蛋白聚类家族;沙门氏菌属于开放型泛基因组,符合其生存环境多样性的特征;构建了基于核心基因的单核苷酸多态性(SNPs)的进化树,这一进化树与血清型间的进化关系基本一致,对沙门氏菌血清型的分辨率较高。核心基因的功能富集分析发现,基因数目聚集最多的为参与糖转运和代谢(9.8%)相关的通路。随后,本研究重点分析了沙门氏菌鞭毛蛋白基因簇的进化特征,在214个沙门氏菌基因组中,207个基因组中存在fliC基因,138个基因组中存在fljB基因;仅仅基因fliA和fliS与沙门氏菌核心基因组进化相对同步,而fliB,fliC/fljB和fliD基因具有进化的一致性,且分别对应于单和双相血清型;基因重组分析发现,重组几乎只发生在单相或者双相内部,而较少发生于单双相血清型之间。最后,为了比较两种进化模式中鞭毛蛋白基因的表达差异,采用RTqPCR方法,挑选四株单/双相沙门氏菌代表菌株,并对它们的fliC和fljB基因进行定量表达分析,结果表明,双相fliC基因的表达量相对更高,这可能更有利于双相沙门氏菌的生存,其与双相沙门氏菌拥有更多血清型的情况相符。综上,本研究为进一步深入揭示鞭毛蛋白基因之间的进化关系提供了线索和切入点。
【图文】：

谱系,沙门氏菌

图 1-1 沙门氏菌的分类Fig.1-1 Overview of the current classification of Salmonella邦戈尔沙门氏菌 (S.bongori) 获得分泌特殊效应蛋白系统的基因，寄主主要为物[6]。而肠道沙门氏菌 (S.enterica) 是重要的人类和动物病原菌，其生物学特较深入的认识，现在的研究主要为如何转化个人新的诊断方法和如何快速追原因。对于肠道沙门氏菌亚种 (S. enterica subsp. enterica, 也称为亚种 I )，因为起人类和养殖动物的大部分感染，所以其研究相对更加广泛而详细。流行病学特征沙门氏菌是一类能引起人畜共患的致病菌，是食品、水源及家畜产品的重要污一[7]。在沙门氏菌的各血清型当中，某些血清型仅存在于单一谱系中，，只能作一宿主 (例如伤寒沙门氏菌)；而有些血清型含有多个谱系，可能是也可能不适应性的 (如猪霍乱沙门氏菌)[8]。

沙门氏菌,基因组,基因,位置

图 1-2 fliC 和 fljB 基因在沙门氏菌基因组中的位置[38]Fig.1-2 Locations of the fliC and fljB loci in Salmonella genome[38]1.3.2 鞭毛蛋白基因进化鞭毛蛋白基因 fliC 和 fljB 的 5’端和 3’端都是高度保守的，而中心区域是可变区域。通过使用多位点酶电泳 (MLEE)，扩增片段长度多态性 (AFLPs)，以及看家基因、16SrRNA 基因、致病岛和微阵列数据序列的比较分析，已经得到了初步沙门氏菌谱系之间的进化关系[46, 47]。虽然这些不同方法生成的系统进化树在一些细节上有所不同，但以下三点在沙门氏菌进化中是基本一致的：(1) 存在于所有沙门氏菌中的沙门氏菌毒力岛 1(SPI1) 能够感染肠上皮细胞[48]，该毒力岛的获得使沙门氏菌从大肠杆菌属谱系中分离。(2) 毒力岛 2 (SPI 2) 存在于所有肠道沙门氏菌中，包括含有 sse，ssa 和 ssr 基因在内的 III 型分泌系统，该毒力岛将沙门氏菌分为两个物种：S.enterica和 S.bongori。(3) 第二个鞭毛蛋白基因 (fljB) 的获得，将肠道沙门氏菌分为双相和单相亚种：分别为亚种 I，II，IIIb 和 VI 以及亚种 IIIa，IV。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS201.3;Q78

【参考文献】