Staphylococcus epidermidis pan-genome sequence analysis reveals diversity of skin commensal and hospital infection-associated isolates

doi:10.1186/gb-2012-13-7-r64

.2012年7月25日；13（7）：R64。

doi:10.1186/gb-2012-13-7-r64。

表皮葡萄球菌泛基因组序列分析揭示皮肤共生和医院感染相关菌株的多样性

肖恩·康兰, 莉莉娅·米贾雷斯; NISC比较测序计划; 杰西·贝克尔, 罗伯特·布莱克斯利, 杰拉德·G·布法德, 谢莉丝·布鲁克斯, 霍利·科尔曼, 乔蒂·古普塔, 娜塔莉·格森, 摩根公园, 布赖恩·施密特, 帕梅拉·J·托马斯, 迈克尔·奥托, 海蒂·H·孔, 帕特里克·R·穆雷, 朱莉娅·塞格雷

PMID： 22830599
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表皮葡萄球菌泛基因组序列分析揭示皮肤共生和医院感染相关菌株的多样性

肖恩·康兰等。基因组生物学. 2012.

.2012年7月25日；13（7）：R64。

doi:10.1186/gb-2012-13-7-r64。

作者

肖恩·康兰, Lilia A Mijares女士; NISC比较测序计划; 杰西·贝克尔, 罗伯特·布莱克斯利, 杰拉德·G·布法德, 谢莉丝·布鲁克斯, 霍利·科尔曼, 乔蒂·古普塔, 娜塔莉·古尔森, 摩根公园, 布赖恩·施密特, 帕梅拉·J·托马斯, 迈克尔·奥托, 海蒂·H·孔, 帕特里克·R·穆雷, 朱莉娅·塞格雷

PMID： 22830599
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摘要

背景：虽然表皮葡萄球菌通常是从健康人体皮肤中分离出来的，但它也是留置医疗设备医院感染的最常见原因。尽管它很重要，但很少有基因组序列存在，最常见的医院相关谱系ST2尚未完全测序。

结果：我们培养了来自15个皮肤部位的71株表皮葡萄球菌共生菌株，并与来自静脉导管和血液培养的28株医院分离菌株进行了比较。我们制作了21个共有基因组和9个医院基因组草图，并对其基因含量、系统发育相关性和生化功能进行了注释和比较。共生菌株具有一个开放的泛基因组，包含80%的核心基因和20%的可变基因。可变基因组的特征是转座元件、转录因子和转运体过多。生物化学多样性通过抗生素耐药性和体外生物膜形成进行检测，证明了这种基因组多样性的不同表型结果。医院分离株表现出大规模重排和单核苷酸变异。我们发现表皮葡萄球菌基因组分为两个系统发育组，其中一个仅由共生体组成。甲酸脱氢酶基因仅存在于家畜中，是两组间的一个区别标记。

结论：表皮葡萄球菌共有的皮肤有一个开放的泛基因组，并且在分离株之间表现出相当大的多样性，即使是来自单个个体或身体部位。对于ST2，最常见的医院血统，我们检测到三个独立分离株序列之间的变异。最后，系统发育分析揭示了一组以前未被识别的表皮葡萄球菌菌株，其特征是毒性降低和甲酸脱氢酶，我们建议将其作为临床分子标记。

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数字

图1
**身体部位分析**。共有71个*表皮葡萄球菌*选取来自15个身体部位的7名健康志愿者的分离物进行鉴定（括号中为来自该部位的分离物数量）。

图2
**赞扬*表皮葡萄球菌*有一个开放的泛基因组。**泛基因组大小*表皮葡萄球菌*.（a）作为基因组测序功能的泛基因组（正方形）和核心基因组（圆形）的基因累积曲线(N个). 100个模拟的误差条为±1标准偏差。核心基因数据通过以下方式进行拟合：年=*a·经验^-无+c（c）*.泛基因组数据通过以下方式进行拟合：年=*a·N^b条+c（c）*.（b）每个COG的核心和可变基因的分区。COG显著富集(*P（P）*<0.05，Fisher精确检验）在变量或核心基因中分别用单星号和双星号标记。虚线表示预期比例。

图3
*表皮葡萄球菌*可变基因组主要由少数菌株共享的基因控制。只显示了可变基因组。省略了存在于所有基因组或仅存在于单个基因组中的基因簇。一个基因（及其同系物）的存在由一个黑条表示。医院和社区隔离名称分别为红色和绿色。使用存在/不存在数据的完整连锁聚类生成树状图。

图4
*表皮葡萄球菌*分类单元由两组组成。最大似然系统发育树*表皮葡萄球菌*基于核心基因组中基因的四重退化位置。该表显示了多基因座序列分型的序列类型（ST）。新序列类型和带有新等位基因的序列类型分别用单星号和双星号表示。RP62A和ATCC12228菌株为参考菌株（NC_002976，NC_004461）。作为人类微生物组项目参考基因组目录的一部分，对分离物SK135、BCM-HMP0060和W23144进行了测序。医院和社区隔离名称分别为红色和绿色。引导值显示在每个分支上。Outgroup（分组外）(*金黄色葡萄球菌*)未示出。

图5
*fdh公司*基因邻域显示葡萄球菌之间的共线性.基因邻域*fdh公司*A组和B组的菌株分别用上标“A”和“B”标记。具有保守功能的基因颜色相同。使用RAST生成基因组比对。

图6
**正交聚类的主成分分析**使用主成分分析分析了35个基因组的同源基因簇数据。医院分离株显示为红色圆圈，ST2医院分离株为填充红色圆圈。常见分离物为黑圈。虚线椭圆表示图4中描述的系统发育类群，但没有统计定义。PC1和PC2解释的方差百分比分别为13.8%和9.1%。

图7
**体外生物膜的形成与隔离源有关**.体外71种家用和28种医疗器械（医院用）聚苯乙烯表面生物膜的形成*表皮葡萄球菌*分离物。根据Grice中定义的皮肤类型（干燥、皮脂质和潮湿），将常见分离物进行细分等. [24]. 每个点代表四个重复的平均值。使用Mann-Whitney双尾模型计算统计显著性。

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