Newly introduced genomic prophage islands are critical determinants of in vivo competitiveness in the Liverpool Epidemic Strain of Pseudomonas aeruginosa

doi:10.1101/gr.086082.108

.2009年1月；19(1):12-23.

doi:10.1101/gr.086082.108。 Epub 2008年12月1日。

新引入的基因组原噬菌体岛是铜绿假单胞菌利物浦流行株体内竞争力的关键决定因素

附属公司

PMID： 19047519
预防性维修识别码： PMC2612960型
内政部： 10.1101/gr.086082.108

新引入的基因组原噬菌体岛是铜绿假单胞菌利物浦流行株体内竞争力的关键决定因素

克雷格·温斯坦利等。基因组研究. 2009年1月.

.2009年1月；19(1):12-23.

doi:10.1101/gr.086082.108。 Epub 2008年12月1日。

附属

¹英国利物浦L69 3GA利物浦大学医学微生物学和泌尿生殖医学系。

PMID： 19047519
预防性维修识别码： PMC2612960型
内政部： 10.1101/gr.086082.108

摘要

铜绿假单胞菌分离株具有高度保守的核心基因组，占总基因组序列的90%，并带有额外的可变辅助基因，其中许多存在于基因组岛或胰岛中。1996年在一个儿童囊性纤维化（CF）单元中发现了利物浦流行株（LES），随后在英国的几个中心进行了观察，这对之前广泛存在的假设提出了挑战，即CF患者只能从环境中获得独特的铜绿假单胞菌菌株。为了了解影响这一重要流行株发展的因素，对最早存档的LES分离物LESB58的基因组进行了测序。序列显示存在许多大的基因组岛，包括五个原噬菌体簇、一个缺陷（pyocin）原噬菌器簇和五个非噬菌体岛。为了确定这些簇的作用，进行了无偏见的标记突变研究，然后在慢性大鼠肺部感染模型中进行选择。通过测序鉴定了47个突变体，包括已知与假单胞菌感染有关的几个基因中的突变体。此外，还鉴定了来自四个原噬菌体簇和一个基因组岛的基因，并与亲本分离物进行了直接竞争研究；在慢性大鼠肺部感染模型中，有四种药物对竞争力有强烈影响。这强烈表明，增强体内竞争力是维持和多样化选择这些基因组原噬菌体基因的主要驱动因素。

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数字

**图1。**
环形地图*铜绿假单胞菌*LES基因组。从开始*最外面的*绕圈行驶向内：基因组的主要（500 kb）和次要蜱虫（100 kb）测量值以及估计的起源位置；原噬菌体（橙色）和基因组岛（绿色）在所有轨道上突出显示；蛋白质编码基因（蓝色）位于正（外）链和负（内）链上；tRNA（绿色）、rRNA（橙色）和所有其他非编码RNA基因（紫色）；标记突变体（黑色）；GC含量（外部黑线图）和GC含量平均值（灰色线）；使用10-kb非重叠窗口计算GC偏移（内部黑线图）。请注意，第一个发现的前噬菌体上游的一个低GC区域，加上其他较小的低GC区域包含核糖体基因，这些基因通常在基因组中具有较低的GC。原噬菌体中两个高度相似的基因组区域（长度分别为7.5 kb和13.5 kb）的位置用环紫色线标记，在它们的位置之间*最里面的*圆形。已确定的原噬菌体和GI分布在基因组周围，但有一个显著的LESGI-1、LESGI-2和LESGI-3簇，反映了GI插入的非随机性*铜绿假单胞菌*（Wiehlmann等人，2007年）。通过计算确定了九个区域中七个区域的显著序列组成偏差（表2），而图中这些区域的GC含量偏离平均值。

**图2。**
LESB58中发现的噬菌体簇与体内筛选后的STM突变体具有显著相似性和定位。

**图3。**
LESB58中发现的基因组岛与体内筛选后的STM突变体具有显著相似性和定位。

**图4。**
体内竞争指数（CI）*铜绿假单胞菌*STM PALES_45041（在LESGI-5内）、PALES_25621（在LES原噬菌体5内），PALES_13261（在LES-原噬菌物3内）和PALES_08021（在LES/原噬菌体2内）在大鼠肺中生长7天，与野生型LESB58菌株竞争。每个圆圈代表每组中单个动物的CI。CI小于1表示毒力减弱。所有大鼠CI的几何平均值显示为实线，具有统计学意义*P（P）*-值用星号表示(**P（P）*<0.001，使用Mann-Whitney和检验）。

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