脓肿分枝杆菌舒达吡啶耐药菌株单核苷酸多态性功能注释及耐药相关通路分析
Functional annotation of single nucleotide polymorphisms and analysis of drug resistance-related pathways in Mycobacterium abscessus strains resistant to Sudapyridine
摘要目的:诱导脓肿分枝杆菌标准株ATCC19977对舒达吡啶(sudapyridine,WX-081)的耐药菌株,对其耐药单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)基因功能注释及相关通路进行初步研究.方法:选取单克隆脓肿分枝杆菌标准株ATCC19977,采用2倍WX-081药物递增液体培养方法筛选耐药菌株.将获得耐WX-081菌株提取DNA并进行全基因组测序,检测SNP.随后,使用Blast软件将所有基因(包含新基因和原有注释基因)与非监督直系群(evolutionary genealogy of genes:non-supervised orthologous,eggNOG)、基因本体(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、非冗余数据库(non-redundant,Nr)、蛋白质家族(protein families,Pfam)和注释的蛋白质序列(swiss-prot protein sequence,swiss-prot)等数据库进行序列比对,获得基因的注释信息,建立相应的GO、eggNOG和KEGG数据库.结果:ATCC19977标准株与WX-081耐药ATCC19977菌株相比,编码区共检测到187个SNP,其中62个满足质量标准,43个为纯合SNP,包括12个同义突变和31个错义突变.编码区SNP占9.14%(187/2047),其中获得性终止密码子比例最低,仅为0.05%(1/2047).非编码区SNP占90.86%(1860/2047),其中基因下游区域、基因上游区域产生SNP占比分别达51.83%(1061/2047)、39.03%(799/2047).GO注释结果显示,生物学过程(BP)8条,细胞组分(CC)5条,分子功能(MF)4条.eggNOG功能预测显示,7个差异基因功能未知,3个参与氨基酸转运及代谢,1个与核苷酸代谢及转运相关,2个参与脂转运和代谢,1个与转录相关,2个参与细胞壁/细胞膜/包膜生物合成,1个参与翻译后修饰、蛋白质降解、分子伴侣,2个参与无机离子运输与代谢,2个参与次级代谢物生物合成、运输与降解,1个与信号传导功能相关.KEGG通路注释显示,细胞膜转运、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、全局和总览图谱、脂代谢相关通路分别有1条、1条、1条、3条、4条.结论:耐WX-081脓肿分枝杆菌的基因组变异以非编码区SNP为主,编码区31个错义突变可能直接参与耐药.代谢通路分析显示,脂代谢、细胞壁合成及氨基酸转运相关基因显著富集,提示膜/壁结构重塑和代谢重编程是耐药关键机制.耐WX-081脓肿分枝杆菌基因组分析显示,其代谢调控与膜结构相关通路中SNP显著富集.
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