布魯氏菌RB51全基因組序列的初步分析.pdf

1、布魯氏菌病是由布魯氏菌屬的細菌侵入機體,進而引起傳染變態(tài)反應性的人畜共患傳染病。布魯菌可感染人類、多種家畜和野生動物,導致巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的公共衛(wèi)生問題。目前,接種疫苗仍然是布魯氏菌病的主要防控手段。RB51是當前北美應用最為廣泛的疫苗,最初由光滑型牛布魯氏菌2308株,經(jīng)體外反復傳代,并經(jīng)利福平和青霉素的篩選獲得,RB51是非常穩(wěn)定的 R型菌株,是當前北美應用最為廣泛的疫苗,相對于2308株,RB51在其基因組 wboA基因(編碼

2、糖基轉移酶)中插入了一段 IS711序列,大量實驗表明 RB51菌株還存在除 wboA基因外其他的基因變異。本實驗通過應用測序分析技術,研究 RB51菌株全基因組序列,為布病的治療、診斷、機制研究以及疫苗的開發(fā)提供理論基礎?，F(xiàn)將主要研究成果報告如下:
　　目的:本實驗致力于全面解讀RB51的基因組信息,明確其主要的功能基因,并通過跟其原始菌株S2308的比較進一步確定其活性和毒力相關基因之間的差別,為布病疫苗的開發(fā)指明研究方向。<

3、br>　　方法:通過新一代深度測序(hiseq2000)快速檢測RB51全基因組序列,運用快速的分析方法(SOAPdenovo、Glimmer等軟件)對測序得到的序列信息進行合理分類和注釋,并與S2308進行比較明確功能基因之間的差別。
　　結果:1.全基因組概況:通過基因預測、重復序列預測、非編碼 RNA預測等方法獲取測序菌株基因組的組成情況?；蚪M組分分析后發(fā)現(xiàn),RB51-1的基因組含有3,283個基因,總長度為2,797,3

4、47 bp,平均長度852 bp,占基因組全長的85.91％。串聯(lián)重復序列共80個,總長為6,564 bp,占基因組全長的0.2016%,小衛(wèi)星序列54個,微衛(wèi)星序列12個。tRNA49個,rRNA3個。
　　2.基因組功能注釋:本實驗通過8大數(shù)據(jù)庫對RB51基因組進行了注釋。
　　(1)GO數(shù)據(jù)庫注釋結果:GO數(shù)據(jù)庫種所對應的基因,其中個與細胞學組件的構成有關個與分子功能有關,個對應生物學途徑,說明此基因組中60%的基因參

5、與生物學組件的構成,只有10%的基因參與生物學途徑的表達,從而說明真正影響功能和代謝途徑的基因占比較少;
　　(2)KEGG數(shù)據(jù)庫注釋結果:有2131基因參與代謝通路,分布在147個代謝通路;
　　(3)SwissPort數(shù)據(jù)庫注釋結果:共有1501個基因可以對應,確定了同源性物種的來源,并明確了這些基因所對應的蛋白信息;
　　(4)COG數(shù)據(jù)庫注釋結果:得到2570個基因與其對應,此實驗明確了此類基因的信息,并將其歸

6、口與22類COG種,從而推測出這些單倍序列的功能;
　　(5)病原與宿主互作數(shù)據(jù)庫(PHI)注釋結果:20個基因可以預期對應,說明本基因組中有20個基因與宿主之間的相互作用有關;
　　(6)細菌致病菌毒力因子(VFDB)注釋結果:得到75個基因預期對應,說明本基因組中含有75個與毒力有關的基因;
　　(7)耐藥基因(ARDB)注釋:到一個跟耐藥相關的基因可以與其對應,明確了系基因的名稱及對應的抗生素種類。
　　(

7、8)NR數(shù)據(jù)庫注釋結果:通過跟NR數(shù)據(jù)庫的比對,共有3261個基因可以對應,為后期預測基因及研究這些基因的功能和意義提供數(shù)據(jù)支持。
　　3.比較基因組分析:
　　(1)通過與參考序列B.abortus2308進行比對,RB51-1基因組共發(fā)現(xiàn)135個SNP,其中同義突變26個,非同義突變89個。通過與參考序列 B.abortus2308進行比對, RB51-1基因組共發(fā)現(xiàn)5個插入突變,3個缺失突變,CDS區(qū)沒有InDel發(fā)生

8、;
　　(2)在發(fā)生突變的SNP和InDel位點中,有1個SNP位點和2個InDel位點可能與RB51-1的毒性相關(表5-3,5-4),這些基因能和VFDB比對上;
　　(3)在RB51-1的Scaffold4中發(fā)現(xiàn)了一段插入序列,插入的位點為122,559-129,801,長度為5242bp。這段序列定位在B.abortus2308881,899bp處,該片段包含了6個預測的基因,其中2個與亞硝酸鹽代謝相關,3個和蔗糖代

9、謝相關,還有1個轉錄調節(jié)相關;
　　(4)YP_413569.1蛋白序列在有毒株B.abortus2308和B.abortus9-941存在6個copy的長串聯(lián)重復這個串聯(lián)重復刪除的現(xiàn)象也出現(xiàn)在了其他宿主的毒性菌株中,所以這個缺失與菌株的毒性有無關聯(lián)還需要實驗進一步驗證。
　　結論:通過本實驗對RB51菌株的基因組信息進行了完全注釋和分析,并且與其前體菌株S2308進行了比較,找到了與毒力和活力相關的影響基因,為后期疫苗的開