希瓦氏菌、沙门氏菌和噬菌体T5的全基因组测序与分析

摘要

我们测序和分析了一株从深海中分离的耐冷耐压希瓦氏菌Shewanellasp.wp3、一株具有高度致病性和抗药性的人猪致病沙门氏菌SalmonellaEntericaSerovarCholeraesuisSC-B67和一株以肠道细菌为宿主的噬菌体bacteriophageT5的全基因组，它们都是来自于或侵染gamma变形菌纲的物种。Shewanellasp.wp3基因组由5，396，476个碱基对(bp)组成，共有4，944个开放阅读框(ORF)。我们将S.sp.wp3基因组和一株分离自温暖湖里的希瓦氏菌Shewanellaoneidensis的基因组进行了比较。结果表明S.sp.wp3基因组显著地扩张过，它包括了更多的与各种代谢途径相关的基因，而可移动的原件则相对较少。基因的复制是造成这种扩张的最主要原因，因为我们在基因组中没有找到很明显的基因横向转移的迹象，但是却找到证据表明正在进行中的基因复制事件的发生。基因组的这种扩张被认为是对极端环境的一种适应，因为它为细菌带来了更多的选择，帮助细菌渡过各种难关。我们的分析结果为将来更好地理解希瓦氏菌的生物学和进化提供了框架，也为深入研究深海中的生命，尤其是深海细菌提供了指导。 S.CholeraesuisSC-B67基因组和其它已经测序的沙门氏菌的基因组十分相似。通过在基因组水平对三株已测序的沙门氏菌比较发现，与S.TyphimuriumLT2相比，S.CholeraesuisSC-B67和S.TyphiCTl8具有更多的删除事件的发生。S.Choleraesuis具有151个假基因，其中由那些与细菌趋向相关的信号转导途径中转变而来的假基因的比例，在这三株已测序的沙门氏菌基因组中是最多的。在这些基因中的突变将会导致细菌能更加自由地游动，使得它们得以更有效地与宿主细胞发生作用而形成侵染。一个TetR/AcrR家族中调控基因acrR由于在其基因中产生了终止密码子而失去了活性，导致与环丙沙星抗性相关的基因AcrAB的过量表达。基因的横向转移为不同血清型的沙门氏菌在宿主中不断开辟新的生存空间提供了源泉，而那些对选择没有提供好处的基因会很快地丢失掉。我们的发现表明了假基因的形成是一种很方便和有效的进化途径，它可以和基因的获取相互补充，使得这种S.Choleraesuis不断地增强其致病性和抗药性，从而得以生存。 我们还对两个不同的S.Choleraesuis分离株SC-B67和RF-1中的两个致病质粒pSCV50和pKDSC50进行了比较分析。这两个质粒具有99％以上的序列相似性。pSCV50中一共有在42个位点的92个核苷酸与pKDSC50有不同，其中有两个区域是高变区：一是非致病相关的转移区域(27.5-33.0Kb)，另一区为未知功能区(9.0-10.5Kb)。这些结果显示与致病相关的基因是受到负选择的，表明它们在细菌感染时表达毒性的重要作用，而其它的区域则倾向于中性进化。 噬菌体T5基因组大小为121,752bp，在它的两端分别具有一个10，139bp(8.3％)的正向末端重复序列。它的整个基因组的结构是与其溶菌的生活周期相一致的。在168个预测的ORF中，有61个基因具有注释；这些注释的基因主要是与噬菌体DNA复制、修复以及核苷酸代谢相关的酶。我们找到了至少5个核酸内切酶，可能与形成T5基因组中的缺刻相关；同样我们还报道了一个被分离开的DNA连接酶。对T5早期的启动子进行分析发现T5强启动子可能的模体：AAA{3，4T}nTTGCTT{17，18n}TATAATA{12，13W}{10R}，它可以加强与分步修饰的宿主RNA聚合酶之间的作用，进而控制噬菌体DNA的转录。T5独特的蛋白质结构域的特征以及它镶钳的基因组结构表明它起源于一个共同的基因池中。

目录

摘要

致谢

缩写

1文献综述

2材料与方法

3结果与讨论

4结束语

5参考文献

6.原创文章、著作列表