1株猪源肠出血性大肠杆菌O157:H7菌株的比较基因组学分析及O毒力岛基因检测

摘要

为分析1株猪源肠出血性大肠杆菌O157:H7菌株EO157-1在种内的基因组差异和O毒力岛(OIs)基因，本试验以从养猪场分离得到的肠出血性大肠杆菌O157:H7菌株EO157-1基因组为研究对象，结合NCBI公开的14株大肠杆菌基因组序列进行比较基因组学分析，解析不同肠出血性大肠杆菌O157:H7基因组差异；采用PCR方法检测EO157-1的O毒力岛基因OI-36(nleB2、nleC、nleD和nleH1-1)和OI-122(nleB、nleE、ent/espL2、Z4321、Z4326、Z4332和Z4333)。结果显示，15株大肠杆菌共鉴定出6 519个直系同源基因家族，包含80 333个基因，EO157-1特有基因家族数量为74个，包含76个基因。对EO157-1特有基因家族分别进行GO和KEGG数据库富集聚类分析，结果分别会有20个和13个类别，所含基因数量最多的类别分别包括[4Fe-4S]簇结合活性和各种环境下的微生物代谢。选取4个菌株EO157-1、USDA5095、EDL933和86-24的基因家族聚类并绘制韦恩图，EO157-1的特有基因家族数量为118个，对4个菌株的共有基因和特有基因家族分别进行GO和KEGG数据库富集聚类，表明共有基因家族均为20个类别，所含基因数量最多的类别分别包括ATP结合和次级代谢产物的生物合成；4个菌株的特有基因家族分别20个和13个类别，所含基因数量最多的类别分别包括菌毛组装和各种环境下的微生物代谢。对菌株EO157-1、EDL933和USDA5095基因组进行Mauve共线性分析表明，EO157-1与EDL933基因组的共线性区域较高。基于OIs的遗传进化树分析表明15个菌株分为11个分支。EO157-1为单独的一个分支；PCR检测结果证实菌株EO157-1含有OI-36(nleB2、nleC、nleD和nleH1-1)和OI-122(nleB、nleE、ent/espL2、Z4321、Z4326、Z4332和Z4333)基因。本研究通过比较基因组学揭示EO157-1在种内的基因组差异，鉴定含有OIs毒力基因，为研究肠出血性大肠杆菌O157:H7的致病机制奠定了基础。

关键词

肠出血性大肠杆菌 / 比较基因组学 / 基因家族 / O毒力岛