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(xì)菌侵入機體,進(jìn)而引起傳染變態(tài)反應(yīng)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(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)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(dāng)前北美應(yīng)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(fù)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(dāng)前北美應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)用測序分析技術(shù),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(chǔ)?，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(jìn)一步確定其活性和毒力相關(guān)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(jìn)行合理分類和注釋,并與S2308進(jìn)行比較明確功能基因之間的差別。
　　結(jié)果:1.全基因組概況:通過基因預(yù)測、重復(fù)序列預(yù)測、非編碼 RNA預(yù)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(fù)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(jìn)行了注釋。
　　(1)GO數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果:GO數(shù)據(jù)庫種所對應(yīng)的基因,其中個與細(xì)胞學(xué)組件的構(gòu)成有關(guān)個與分子功能有關(guān),個對應(yīng)生物學(xué)途徑,說明此基因組中60%的基因參

5、與生物學(xué)組件的構(gòu)成,只有10%的基因參與生物學(xué)途徑的表達(dá),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(jié)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(jié)果:共有1501個基因可以對應(yīng),確定了同源性物種的來源,并明確了這些基因所對應(yīng)的蛋白信息;
　　(4)COG數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果:得到2570個基因與其對應(yīng),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(jié)果:20個基因可以預(yù)期對應(yīng),說明本基因組中有20個基因與宿主之間的相互作用有關(guān);
　　(6)細(xì)菌致病菌毒力因子(VFDB)注釋結(jié)果:得到75個基因預(yù)期對應(yīng),說明本基因組中含有75個與毒力有關(guān)的基因;
　　(7)耐藥基因(ARDB)注釋:到一個跟耐藥相關(guān)的基因可以與其對應(yīng),明確了系基因的名稱及對應(yīng)的抗生素種類。
　　(

7、8)NR數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果:通過跟NR數(shù)據(jù)庫的比對,共有3261個基因可以對應(yīng),為后期預(yù)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(jìn)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(jìn)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(guān)(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(yù)測的基因,其中2個與亞硝酸鹽代謝相關(guān),3個和蔗糖代

9、謝相關(guān),還有1個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)相關(guān);
　　(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(fù)這個串聯(lián)重復(fù)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(guān)聯(lián)還需要實驗進(jìn)一步驗證。
　　結(jié)論:通過本實驗對RB51菌株的基因組信息進(jìn)行了完全注釋和分析,并且與其前體菌株S2308進(jìn)行了比較,找到了與毒力和活力相關(guān)的影響基因,為后期疫苗的開