Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá gen so sánh của Phân loại Gen Nhiều Locus: Tích tụ nhanh chóng sự dị hợp gen trong các chủng clonal của Campylobacter jejuni
Tóm tắt
Phân loại gen Nhiều Locus (MLST) đã nổi lên như một phương pháp phân loại phân tử hàng đầu nhờ vào khả năng phân biệt cao giữa các chủng vi khuẩn, sự dễ dàng trong việc tiêu chuẩn hóa quy trình thu thập và phân tích dữ liệu, cũng như khả năng di động cao của dữ liệu chuỗi thu được. Trong khi MLST đã được áp dụng thành công để nghiên cứu cấu trúc quần thể của một số loài vi khuẩn khác nhau, nó cũng cung cấp bằng chứng thuyết phục về tỷ lệ tái tổ hợp cao ở một số loài. Chúng tôi đã phân tích một tập hợp các chủng Campylobacter jejuni bằng MLST và Sự lai ghép Gen so sánh (CGH) trên một mảng gen toàn bộ nhằm xác định xem việc tái tổ hợp và mức độ dị gien cao có ảnh hưởng xấu tới việc suy diễn mối quan hệ giữa các chủng dựa trên phân tích một số loci gen hạn chế hay không. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng, nhìn chung, có sự tương quan đáng kể giữa các mối quan hệ chủng được thiết lập bởi MLST và những mối quan hệ dựa trên nội dung gen chung như được thiết lập bởi CGH. Trong khi MLST có sức mạnh dự đoán đáng kể liên quan đến độ tương đồng toàn bộ của bộ gen của các chủng, chúng tôi cũng phát hiện bằng chứng về sự khác biệt đáng kể trong nội dung gen giữa các chủng mà nhìn bề ngoài có vẻ có mối quan hệ mật thiết dựa trên hồ sơ MLST của chúng. Sự dị gien rộng rãi giữa các chủng có quan hệ gần gũi có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh thiết lập mối quan hệ giữa các chủng, vì nó gợi ý rằng nội dung gen chính xác của các chủng, và rộng hơn là kiểu hình của chúng, ít có khả năng được "dự đoán" dựa trên một số locus phân loại hạn chế. Điều này cũng gợi ý rằng cần đặt một trọng tâm lớn hơn vào việc phân tích các gen có liên quan đến lâm sàng khi chúng ta tiến tới thế hệ tiếp theo của các phương pháp phân loại phân tử.
Từ khóa
#Phân loại gen Nhiều Locus #Campylobacter jejuni #sự tái tổ hợp #nội dung gen #phân tích gen lâm sàngTài liệu tham khảo
Allos BM: Campylobacter jejuni Infections: update on emerging issues and trends. Clin Infect Dis. 2001, 32: 1201-1206.
Wassenaar TM, Blaser MJ: Pathophysiology of Campylobacter jejuni infections of humans. Microbes Infect. 1999, 1: 1023-1033.
Blaser MJ: Epidemiologic and clinical features of Campylobacter jejuni infections. J Infect Dis. 1997, 176 Suppl 2: S103-S105.
Maiden MC, Bygraves JA, Feil E, Morelli G, Russell JE, Urwin R, Zhang Q, Zhou J, Zurth K, Caugant DA, Feavers IM, Achtman M, Spratt BG: Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998, 95: 3140-3145.
Wassenaar TM, Newell DG: Genotyping of Campylobacter spp. Appl Environ Microbiol. 2000, 66: 1-9.
van Belkum A, Struelens M, de Visser A, Verbrugh H, Tibayrenc M: Role of genomic typing in taxonomy, evolutionary genetics, and microbial epidemiology. Clin Microbiol Rev. 2001, 14: 547-560.
Dingle KE, Colles FM, Wareing DR, Ure R, Fox AJ, Bolton FE, Bootsma HJ, Willems RJ, Urwin R, Maiden MC: Multilocus sequence typing system for Campylobacter jejuni. J Clin Microbiol. 2001, 39: 14-23.
Sails AD, Swaminathan B, Fields PI: Utility of multilocus sequence typing as an epidemiological tool for investigation of outbreaks of gastroenteritis caused by Campylobacter jejuni. J Clin Microbiol. 2003, 41: 4733-4739.
Maiden MC: Multilocus sequence typing of bacteria. Annu Rev Microbiol. 2006, 60: 561-588.
Urwin R, Maiden MC: Multi-locus sequence typing: a tool for global epidemiology. Trends Microbiol. 2003, 11: 479-487.
Wang Y, Taylor DE: Natural transformation in Campylobacter species. J Bacteriol. 1990, 172: 949-955.
Suerbaum S, Lohrengel M, Sonnevend A, Ruberg F, Kist M: Allelic diversity and recombination in Campylobacter jejuni. J Bacteriol. 2001, 183: 2553-2559.
Schouls LM, Reulen S, Duim B, Wagenaar JA, Willems RJ, Dingle KE, Colles FM, Van Embden JD: Comparative genotyping of Campylobacter jejuni by amplified fragment length polymorphism, multilocus sequence typing, and short repeat sequencing: strain diversity, host range, and recombination. J Clin Microbiol. 2003, 41: 15-26.
van Belkum A, Troesch A: High-density DNA arrays for comparative genomics and epidemiological studies in clinical microbiology. Expert Rev Mol Diagn. 2003, 3: 1-4.
Fouts DE, Mongodin EF, Mandrell RE, Miller WG, Rasko DA, Ravel J, Brinkac LM, DeBoy RT, Parker CT, Daugherty SC, Dodson RJ, Durkin AS, Madupu R, Sullivan SA, Shetty JU, Ayodeji MA, Shvartsbeyn A, Schatz MC, Badger JH, Fraser CM, Nelson KE: Major structural differences and novel potential virulence mechanisms from the genomes of multiple campylobacter species. PLoS Biol. 2005, 3: e15-
Dorrell N, Mangan JA, Laing KG, Hinds J, Linton D, Al-Ghusein H, Barrell BG, Parkhill J, Stoker NG, Karlyshev AV, Butcher PD, Wren BW: Whole genome comparison of Campylobacter jejuni human isolates using a low-cost microarray reveals extensive genetic diversity. Genome Res. 2001, 11: 1706-1715.
Leonard EE, Takata T, Blaser MJ, Falkow S, Tompkins LS, Gaynor EC: Use of an open-reading frame-specific Campylobacter jejuni DNA microarray as a new genotyping tool for studying epidemiologically related isolates. J Infect Dis. 2003, 187: 691-694.
Pearson BM, Pin C, Wright J, I'Anson K, Humphrey T, Wells JM: Comparative genome analysis of Campylobacter jejuni using whole genome DNA microarrays. FEBS Lett. 2003, 554: 224-230.
Taboada EN, Acedillo RR, Carrillo CD, Findlay WA, Medeiros DT, Mykytczuk OL, Roberts MJ, Valencia CA, Farber JM, Nash JH: Large-scale comparative genomics meta-analysis of Campylobacter jejuni isolates reveals low level of genome plasticity. J Clin Microbiol. 2004, 42: 4566-4576.
Champion OL, Gaunt MW, Gundogdu O, Elmi A, Witney AA, Hinds J, Dorrell N, Wren BW: Comparative phylogenomics of the food-borne pathogen Campylobacter jejuni reveals genetic markers predictive of infection source. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005, 102: 16043-16048.
Taboada EN, Luebbert CC, Nash JHE: Studying Bacterial Genome Dynamics Using Microarray-Based Comparative Genomic Hybridization. In Comparative Genomics (Vol.2) Volume 15. 396th edition. Edited by: Bergman NH. Humana Press; 2007:223-254.
Dingle KE, Colles FM, Ure R, Wagenaar JA, Duim B, Bolton FJ, Fox AJ, Wareing DR, Maiden MC: Molecular characterization of Campylobacter jejuni clones: a basis for epidemiologic investigation. Emerg Infect Dis. 2002, 8: 949-955.
Dagerhamn J, Blomberg C, Browall S, Sjostrom K, Morfeldt E, Henriques-Normark B: Pattern of accessory genes predicts the same relatedness among strains of Streptococcus pneumoniae as sequencing house keeping genes: a novel approach in molecular epidemiology. J Clin Microbiol. 2007
Gilbert M, Karwaski MF, Bernatchez S, Young NM, Taboada E, Michniewicz J, Cunningham AM, Wakarchuk WW: The genetic bases for the variation in the lipo-oligosaccharide of the mucosal pathogen, Campylobacter jejuni. Biosynthesis of sialylated ganglioside mimics in the core oligosaccharide. J Biol Chem. 2002, 277: 327-337.
Parker CT, Horn ST, Gilbert M, Miller WG, Woodward DL, Mandrell RE: Comparison of Campylobacter jejuni lipooligosaccharide biosynthesis loci from a variety of sources. J Clin Microbiol. 2005, 43: 2771-2781.
Karlyshev AV, Champion OL, Churcher C, Brisson JR, Jarrell HC, Gilbert M, Brochu D, St MF, Li J, Wakarchuk WW, Goodhead I, Sanders M, Stevens K, White B, Parkhill J, Wren BW, Szymanski CM: Analysis of Campylobacter jejuni capsular loci reveals multiple mechanisms for the generation of structural diversity and the ability to form complex heptoses. Mol Microbiol. 2005, 55: 90-103.
Miller WG, Pearson BM, Wells JM, Parker CT, Kapitonov VV, Mandrell RE: Diversity within the Campylobacter jejuni type I restriction-modification loci. Microbiology. 2005, 151: 337-351.
Taboada EN, van Belkum AF, Yuki N, Acedillo RR, Godschalk PCR, Koga M, Endtz HP, Gilbert M, Nash JH: Comparative genomic analysis of Campylobacter jejuni associated with Guillain-Barre and Miller Fisher syndromes: neuropathogenic and enteritis-associated isolates can share high levels of genomic similarity. BMC Genomics. 2007, 8: 359-
Dingle KE, van den Braak N, Colles FM, Price LJ, Woodward DL, Rodgers FG, Endtz HP, van Belkum A, Maiden MC: Sequence typing confirms that Campylobacter jejuni strains associated with Guillain-Barre and Miller-Fisher syndromes are of diverse genetic lineage, serotype, and flagella type. J Clin Microbiol. 2001, 39: 3346-3349.
Godschalk PC, van Belkum A, van den Braak N, van Netten D, Ang CW, Jacobs BC, Gilbert M, Endtz HP: PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism Analysis of Campylobacter jejuni Genes Involved in Lipooligosaccharide Biosynthesis Identifies Putative Molecular Markers for Guillain-Barre Syndrome. J Clin Microbiol. 2007, 45: 2316-2320.
Taboada EN, Acedillo RR, Luebbert CC, Findlay WA, Nash JH: A new approach for the analysis of bacterial microarray-based Comparative Genomic Hybridization: insights from an empirical study. BMC Genomics. 2005, 6: 78-
Saal LH, Troein C, Vallon-Christersson J, Gruvberger S, Borg A, Peterson C: BioArray Software Environment (BASE): a platform for comprehensive management and analysis of microarray data. Genome Biol. 2002, 3: SOFTWARE0003-
NCBI's Gene Expression Omnibus . 2008, [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/geo/]
Saeed AI, Sharov V, White J, Li J, Liang W, Bhagabati N, Braisted J, Klapa M, Currier T, Thiagarajan M, Sturn A, Snuffin M, Rezantsev A, Popov D, Ryltsov A, Kostukovich E, Borisovsky I, Liu Z, Vinsavich A, Trush V, Quackenbush J: TM4: a free, open-source system for microarray data management and analysis. Biotechniques. 2003, 34: 374-378.
Eisen MB, Spellman PT, Brown PO, Botstein D: Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998, 95: 14863-14868.
Felsenstein J: PHYLIP - Phylogeny Inference Package (Version 3.2). Cladistics. 1989, 5: 164-166.
Page RD: TreeView: an application to display phylogenetic trees on personal computers. Comput Appl Biosci. 1996, 12: 357-358.
C. jejuni MLST database at the University of Oxford . 2008, [http://pubmlst.org/campylobacter/]
Jolley KA, Feil EJ, Chan MS, Maiden MC: Sequence type analysis and recombinational tests (START). Bioinformatics. 2001, 17: 1230-1231.
Feil EJ, Li BC, Aanensen DM, Hanage WP, Spratt BG: eBURST: inferring patterns of evolutionary descent among clusters of related bacterial genotypes from multilocus sequence typing data. J Bacteriol. 2004, 186: 1518-1530.
NCBI's prokaryotic genome sequencing resource . 2008, [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/lproks.cgi]
Altschul SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ: Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. 1997, 25: 3389-3402.
Pope C, Wilson J, Taboada EN, Mackinnon J, Felipe Alves CA, Nash JH, Rahn K, Tannock GW: Epidemiology, relative invasive ability, molecular characterization, and competitive performance of Campylobacter jejuni strains in the chicken gut. Appl Environ Microbiol. 2007, 73: 7959-7966.