一株多重耐药ST477型单增李斯特菌全基因组测序与比较基因组学分析

发布时间：2020-08-21 20:03

【摘要】：单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)是一类重要的食源性条件致病菌,可引起人和动物李斯特菌病,临床症状包括败血症、脑膜炎、流产和死胎等。复合克隆系(Clonal complex,CC)9是在食品中分离率最高的三大克隆系之一,但目前针对食源性单增李斯特菌CC9克隆系菌株的进化关系及基因特点的报道较少。本研究对一株分离自河北省某大型超市冷冻食品的多重耐药单增李斯特菌NH1进行全基因组测序和比较基因组分析,研究其进化关系及不同型别菌株的潜在致病性;另外,从基因组成、系统进化、单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)、附属基因等层面对CC9克隆系菌株进行更全面的研究,结果如下:1、单增李斯特菌NH1基因组全长为3 002 491 bp,GC含量为37.92%,共编码2 995个开放阅读框,基因组组分分析发现1个CRISPR系统和4个基因岛。2、多位点序列分型(Mutilocus sequence typing,MLST)分析结果表明,菌株NH1序列型(Sequence type,ST)为477,属于CC9克隆系;59株单增李斯特菌单拷贝基因进化分析显示,ST477型菌株NH1与3株来自加拿大的ST9型菌株具有较近亲缘关系;毒力因子分析表明,李斯特菌致病岛1(LIPI-1)在不同菌株中稳定存在,李斯特菌致病岛3(LIPI-3)和李斯特菌致病岛4(LIPI-4)仅在谱系Ⅰ菌株中检测到,内化素基因分布个数存在较大差异,在2至9个之间;CC9克隆系菌株均含有在细菌入侵宿主细胞和毒力表型中具有重要作用的inl和vip基因。3、CC9克隆系菌株的MLST进化分析结果表明,分离自中国食品的ST477型单增李斯特菌与2株来自临床的ST477型别菌株具有较近亲缘关系;共线性分析显示,ST477型测序菌株与3株来自加拿大的ST9型别菌株的基因组模块组成高度相近,差异区域主要包含编码假设蛋白、代谢酶和噬菌体相关蛋白的基因;以NH1为参考菌株进行的全基因组SNP分析显示,3株ST9型菌株含有60个共有的非同义SNPs,主要发生在smc、ftsA、essC等编码细胞表面蛋白的基因中;基于SNP系统聚类分析表明,SNP发生与菌株型别及地域无显著关系,但与宿主有一定联系;毒力基因inlA分析结果表明,7株CC9克隆系菌株的该基因序列核苷酸同源性为29.8%-100%,ST477型和3株来自加拿大的ST9型别菌株基因组中inlA基因突变类型为PMSC type 4。4、ST477型菌株携带多种抗生素耐药基因,且不同CC9克隆系菌株携带情况一致;Tn554-like转座子编码3个连续的转座酶基因(tnpABC)、5个砷抗性基因和4个编码未知蛋白的基因,特异性地存在于CC9克隆系基因组中;CC9克隆系菌株具有相同的不含辅助蛋白cas基因的CRISPR系统;ST477型菌株含有4个噬菌体结构,插入位点包括tRNA和comK基因。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.3
【图文】：

疫情,情况,数字

图 1-1 2016-2018 年，李斯特菌病疫情在美国的暴发情况1-1 People infected with the outbreak strain of Listeria monocytogenes 2016-2018 in the United Stateslifornia; CT: Connecticut; MD: Maryland; FL: Florida; IN: Indiana; MA: Massan; MO: Missouri; NY: New York; NJ: New Jersey; OH: Ohio; PA: PennsylvaS: Texas; TN: Tennessee; LA: Louisiana; VA: Virginia; NC: North Caroli数字代表感染人数。

流行情况,疫情,数字,情况

图 1-1 2016-2018 年，李斯特菌病疫情在美国的暴发情况g. 1-1 People infected with the outbreak strain of Listeria monocytogenes du2016-2018 in the United StatesCalifornia; CT: Connecticut; MD: Maryland; FL: Florida; IN: Indiana; MA: Massachigan; MO: Missouri; NY: New York; NJ: New Jersey; OH: Ohio; PA: Pennsylvania TS: Texas; TN: Tennessee; LA: Louisiana; VA: Virginia; NC: North Carolina;on,数字代表感染人数。

谱系,毒力因子,谱系,食品

分为不同的遗传谱系。目前，单增李斯特菌被分为四个谱系型，分别为 I（1/2b、3b、3c），II(1/2a、1/2c、3a)，III(4a、4c、4b)和 IV(4a、4c、4b)，相较于谱系株，谱系 I 菌株主要分离自李斯特菌患者[16]，谱系 III 和 IV 菌株主要分离自反物[17,18]。单增李斯特菌在食品生产环境中分布较广，具有较强耐受能力，温度适应范围 ℃~45 ℃)、耐高盐(10% NaCl)、适应宽泛的 pH 范围(pH 4.5~pH 9.0)[19]，容易各种食品，包括：牛奶及其制品、肉类、新鲜蔬菜、海鲜等[20]。摄入单增李斯污染的食品是李斯特菌病发生的主要原因[21,22]，对食品安全和人类健康构成了威胁。其感染过程主要包括粘附和侵袭宿主细胞、胞内增殖和胞间传播。该过每一步都需要特定的毒力因子参与：不同的毒力因子具有特定的生物学作用，同的毒力因子之间相互协作，达到特定的效应，从而使单增李斯特菌成功入侵细胞，进而存活、繁殖。根据单增李斯特菌侵染过程，相关毒力因子分为三类：侵袭毒力因子、胞内增殖毒力因子及毒力调控因子。

【参考文献】