基因型守旧的结核分枝杆菌为何表型差距如此巨大?
结核病已陆续两年超过HIV成为全球第一大传染病。据WHO结核年报报路,2015年全球新增结核病例1,040万,殒命180万。另表,目前全球约有三分之一人丁(约20亿)为结核菌携带者,习染者中约1/10的人最终会发展为活动性结核。结核分枝杆菌复合群(MTBC)是引发结核病的罪魁,其成员在基因组序列上极为守旧,一致性超过99%,但是分歧谱系的菌株在毒力、宿主适应性等方面存在较大表型差距,这可能是MTBC菌株与分歧的宿主之间持久共进化的了局。持久的地理隔离导致了基因型隔离与遗传隔离,从而进一步造成MTBC表型的差距。为了揭示分歧MTBC菌株致病性、宿主适应性等表型差距的遗传基础,探寻高度守旧的MTBC基因型和多样化表型之间的联系,北京基因组所基因组科学与信息重点尝试室陈非钻研组与首都医科大学从属北京胸科医院暨国度结核病临床尝试室黄海荣钻研组合作,拔取了分属分歧谱系(蕴含尺度株H37Ra、H37Rv、牛结核、卡介苗)、适应于分歧宿主且阐发出分歧致病性的12株MTBC菌株,借助比力基因组学伎俩,全面揭示了导致MTBC宿主适应性、毒力和免疫原性差距的遗传基础。
科研人员通过对习染分歧宿主的结核杆菌的比力分析,发现了三类只存在于人源菌株中的基因,蕴含2个烯酰辅酶A水合酶、5个PE/PPE家族蛋白和8个mce3家族蛋白。这些基因中的绝大无数已被尝试证明在结核毒力和免疫中阐扬重要的作用,它们在动物源菌株中的特异性缺失极有可能导致结核杆菌宿主适应性差距。通过对MTBC毒力因子的分析发现13个只存在北京系中的SNPs,它们很可能是导致北京系菌株毒力更强的原因之一;对尝试室最常用的尺度有毒株H37Rv与无毒株H37Ra的比力,发现3个可能导致H37Ra毒力减弱的突变位点,蕴含已被尝试验证的S219L (PhoP)、A219E (MazG) 和1个新发现的I228M (EspK);对动物源有毒株牛结核杆菌和弱毒株(卡介苗及田鼠分枝杆菌)的分析发现,RD1区域的前4个基因而非传统观点所以为的整个RD1区可能是导致动物源结核杆菌毒力减弱的原因。通过对MTBC抗原决定簇的分析发现,北京系菌株特异缺失了4个抗原决定簇,它们的缺失可能导致北京系菌株的免疫逃逸,从而毒性更强。此表,分歧宿主的结核杆菌在抗原决定簇上也存在差距,反映了分歧宿主的结核杆菌与相应宿主之间特异的免疫反映。
该钻研揭示了导致MTBC菌株表型差距的基因组突变,加强了对于MTBC基因组如此守旧而表型差距如此显著的理解。此表,在整个MTBC领域内系统的比力基因组学钻研为更好的理解MTBC的致病机造奠定了基础,为结核病的防治提供了新的检测靶标,进一步推进了针对结核病疫苗的研发。
该成就于2017年3月在线颁发于Front. Cell. Infect. Microbiol.期刊。该项钻研得到亚星游戏重点部署项目、重大传染病防治重大专项等赞助。
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高度守旧的基因型和差距显著的表型






