霍乱弧菌CHN108B菌株全基因组序列的测定及比较基因组学分析

发布时间：2017-03-30 16:15

  本文关键词：霍乱弧菌CHN108B菌株全基因组序列的测定及比较基因组学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：霍乱弧菌(Vibrio choleraee)是烈性肠道传染病霍乱的致病菌。截止2014年10月,国内外已有九株霍乱弧菌菌株完成全基因组序列的测定,其中仅1株霍乱弧菌LMA3984-4来源于环境,其它均来自临床。霍乱弧菌CHN108 B是陈兰明教授实验室分离自中国长江入海口的非致病性霍乱弧菌,本文运用454焦磷酸高通量测序技术测定了CHN108B菌株的全基因序列,发现CHN108B基因组含有两个环状染色体,分别为3083301bp和1085244bp,全基因组大小为4168545bp,GC含量47.6%。较大1号和较小2号染色体分别含有2701个和990个开放阅读框(ORF)。分析发现,已知全基因组序列的10霍乱弧菌株菌共有25030个核心基因(core genes),11148个非必需基因(dispensable genes)和543个霍乱弧菌独特基因(unique genes)。其中,CHN108B菌株含有的菌株特异性基因最多,为281个。CHN108B全基因组还含有2个原噬菌体(prophage)基因簇,1个IS1358插入序列。另外,CHN108B的2号染色体上含有136KB的超级整合子(super-intergon),(Chr2:1020412-72140 bp),携带链阳性菌素A乙酰转移酶(streptogramin A acetyltransferase Vat D)编码基因。CHN108B的1号染色体携带73269bp的整合性合接合元件(Integration conjunct elements,ICE)(Chr1:338087-411356bp)。此外,CHN108B基因组还编码1个假定毒力因子肠毒素溶血素(enterotoxigenic hemolysin)、完整的鞭毛(flagella和甘露糖敏感血凝素(MSHA)等毒性相关基因,以及利福平(rifamipin)和四环素(tetracycline)抗性相关基因rps L,tet34,tet35。CHN108B菌株在果糖和甘露糖,抗坏血酸,氨基糖和核苷酸糖,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢以及链霉素生物合成等方面,与其它霍乱弧菌菌株相比较差异较大。例如,在果糖和甘露糖代谢中,CHN108B不能够将β-D-果糖-6磷酸(β-D-Fructose-6P)转化为GDP D-甘露糖(GDP D-mannose)以及GDP-4-含氧-6-脱氧-D-甘露糖(GDP-4-oxo-6-deoxy-D-mannose)。抗坏血酸代谢中,CHN108B不能使得L-抗坏血酸(L-Ascorbate)转化为D-木酮糖-5磷酸(D-Xylulose-5P)。在氨基糖和核苷酸糖代谢中,CHN108不能够将N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)和Man NAC-6P转化为N-乙酰-D-甘露糖胺(Man NAc),也无法将GDP-4-oxo-6-脱氧甘露糖(GDP-4-oxo-6-deoxy Man)经过相关酶类转化为甘露糖-1磷酸(Man-1P),并且也不能进行果糖-6磷酸(Fructose-6P)与甘露糖-1磷酸(Man-1P)的相互转化。甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢中,CHN108B无法把L-2,4-二氨基-丁烷(L-2,4-Diamino-butanoate)转变为L-四氢嘧啶(L-Ectoine)。链霉素生物合成中,CHN108B可以使得D-葡萄糖-1-磷酸(D-Glucose-1P)转化成d TDP-4-oxo-6-脱氧-D-葡萄糖(d TDP-4-oxo-6-deoxy-D-glucose),之后直接进入聚酮类化合物生物合成的糖单元(Polyketide sugar unit biosynthesis)或者再经过催化转变为d TDP-L-鼠李糖(d TDP-L-rhamnose)。霍乱弧菌核心基因系统发育树分析,CHN108B为独立的一个分支。此外,非致病性CHN108B和LMA3984-4菌株与其它8株致病菌株相比,基因组上存在着较大的差异性,非致病菌菌株不存在与霍乱大流行直接相关的毒力基因,并且抗性基因和移动元件也少于致病性菌株。本文研究结果为更好的了解霍乱弧菌的基因组进化提供了数据支撑。
【关键词】：霍乱弧菌 全基因组 测序 比较基因组
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R378.3
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 引言10-13
• 1.1 微生物基因组测序技术的发展10-11
• 1.1.1 第一代测序技术10
• 1.1.2 第二代测序技术10
• 1.1.3 第三代测序技术10-11
• 1.2 霍乱弧菌的研究进展11-13
• 1.2.1 霍乱弧菌的生物学特性11
• 1.2.2 霍乱弧菌的流行与危害11-12
• 1.2.3 霍乱弧菌的基因组测序研究进展12-13
• 第二章 霍乱弧菌CHN108B全基因组序列的测定13-21
• 2.1 主要仪器与设备13-14
• 2.2 菌株14
• 2.3 细菌全基因组测序、组装和精细图的制作14-21
• 2.3.1 测序14-15
• 2.3.1.1 Roche 454 GS-FLX Titanium测序14
• 2.3.1.2 ABI公司 3730xl14-15
• 2.3.2 组装15
• 2.3.3 完整基因组注释与分析15-18
• 2.3.3.1 开放阅读框的预测15-16
• 2.3.3.2 基因功能注释16-18
• 2.3.3.3 RNA的预测18
• 2.3.3.4 假基因的预测18
• 2.3.3.5 其他元件的预测18
• 2.3.4 比较基因组学分析18-20
• 2.3.4.1 基因组序列共线性比较18-19
• 2.3.4.2 确定核心基因和独立基因19
• 2.3.4.3 超级整合子的预测19-20
• 2.3.4.4 整合性接合元件的预测和分析20
• 2.3.4.5 进化树制作20
• 2.3.5 全基因组序列的提交20-21
• 第三章 结果与分析21-87
• 3.1 霍乱弧菌CHN108B全基因组基本特征21-26
• 3.2 霍乱弧菌CHN108B全基因组共线性分析26-39
• 3.3 核心基因和独立基因分析39-41
• 3.4 插入序列分析41-46
• 3.5 噬菌体分析46-54
• 3.6 超级整合子54-56
• 3.7 整合性接合元件56-65
• 3.8 毒力分析65-68
• 3.9 抗生素抗性分析68-70
• 3.10 代谢通路分析70-81
• 3.11 ABC转运分析81-84
• 3.11.1 矿物质和有机离子转运(Minerals and organic ion transporters)81-82
• 3.11.2 低聚糖和多元醇转运（Oligosaccharide and polyol transporters）82
• 3.11.3 单糖转运转运（Monosaccharide transporters）82
• 3.11.4 磷酸氨基酸转运（phosphate amino acid transporters）82-83
• 3.11.5 肽和镍转运（peptide and nickel transporters）83-84
• 3.11.6 金属阳离子，铁 - 铁载体和维生素B12转运84
• 3.12 分泌系统分析84-85
• 3.13 进化树85-87
• 第四章 结论87-89
• 参考文献89-93
• 附录93-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 程元荣,江红;MRSA与新抗生素研究[J];四川生理科学杂志;2003年03期

  本文关键词：霍乱弧菌CHN108B菌株全基因组序列的测定及比较基因组学分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：277550