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摘要目的：<br>　　梭杆菌属(Fusobacterium)属于革兰氏阴性厌氧菌，通常在人类口腔和咽喉中被检测到，但近年来也被发现在其他部位，如胃肠道和泌尿生殖道。Fusobacterium可能会引起局部感染和多种侵袭性疾病，例如扁桃体炎、扁桃体旁脓肿、牙败血症、败血症、脑脓肿、Lemierre综合征等，其中牙龈炎和牙周炎是最常见的感染。具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum，F.nucleatum)是Fusobacterium中最常见的致病菌之一，能够促进早期和晚期细菌定植，在牙菌斑生物膜的形成和成熟过程中扮演着重要的角色。<br>　　基于DNA-DNA杂交技术、谷氨酰胺脱氢酶、2-氧谷氨酸还原酶电泳图谱及遗传相似性分析，F.nucleatum被分为4个亚型:具核梭杆菌具核亚型(Fusobacterium nucleatum subspecies nucleatum,subsp.nucleatum)、具核梭杆菌多型亚型(Fusobacterium nucleatum subspecies polymorphum,subsp.polymorphum)、具核梭杆菌文森氏亚型(Fusobacterium nucleatum subspecies vincentii,subsp.vincentii)/具核梭杆菌成梭亚型(Fusobacterium nucleatum subspecies fusiforme,subsp.fusiforme)和具核梭杆菌动物株亚型(Fusobacterium nucleatum subspecies animalis,subsp.animalis)。但目前我们对不同亚型的F.nucleatum菌株的基因组特征和发病机制的认识还不充分。因此，本研究主要对F.nucleatum菌株进行了全面的比较基因组研究，预测其可能存在的功能基因、毒力基因、抗性基因和亚型特有的基因等，可以帮助我们更深入地了解不同亚型/菌株之间的基因、功能和致病机制差异。<br>　　方法：<br>　　本研究通过 PacBio Sequel 平台和 Illumina NovaSeq PE150 对 4 株 F.nucleatum 菌株(FNV、FNU、FNA、FNP)的全基因组DNA进行测序，并获得全序列的基因组完成图。除了 4个新测序的菌株外，还下载了 NCBI数据库中可用的所有F.nucleatum菌株的基因组。然后，用Prokka软件对所有下载的基因组核酸序列进行注释。利用OrthoFinder将获得的单拷贝直系同源基因构建进化树进行系统发育分析，应用RAxML-NG软件构建最大似然(ML)系统发育树，使用最优氨基酸置换模型，最后使用FigTree软件用于可视化最佳ML树结果并分析不同F.nucleatum亚型和菌株之间的系统发育关系。为了进一步评估F.nucleatum不同亚型之间的界限，使用FastANI软件使用默认参数执行平均核苷酸一致性(Average nucleotide identity,ANI)分析，并将结果可视化为热图。<br>　　本研究对30株具有完整基因组序列的F.nucleatum菌株进行了全面的系统发育和比较基因组分析。使用Roary软件对30株F.nucleatum菌株进行了泛基因组分析，之后使用基因本体数据库(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组数据库(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)进行功能富集分析。使用毒力因子数据库(Virulence factors database,VFDB)、综合抗生素抗性数据库(Comprehensive antibiotic research database,CARD)、KEGG数据库进行毒力基因、抗生素抗性基因、蛋白质分泌系统的预测。同时，对30株F.nucleatum菌株的基因组岛(Genomic islands,GIs)、成簇规则间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)、次级代谢产物生物合成基因簇、前噬菌体、基因家族的分布情况进行预测。最后，对F.nucleatum不同亚型的黏附蛋白FadA进行研究。此外，本研究在亚型和菌株水平上分析F.nucleatum的基因组特征，为深入了解其致病作用提供了新的基础。<br>　　结果：<br>　　1.我们完成了4株F.nucleatum菌株(FNV、FNU、FNA、FNP)的全基因组测序，获得了这4株菌株的全基因组序列，并获得了细菌基因组完成圈图。系统发育分析显示相同亚型的菌株聚集在一起，而FNU没有聚集到F.nucleatum的任何亚型分支中，同时我们还完成了 40株之前未有亚型注释的F.nucleatum菌株的注释工作。<br>　　2.对30株F.nucleatum菌株的基因组成分析显示，具有管家功能的“core/soft-core genes”共517个，几乎分布于所有菌株中。每个亚型都有其独特的基因簇，由亚型内的菌株共享。对于毒力基因的分析显示，多个毒力基因广泛分布于所有菌株，而部分毒力基因在亚型水平上没有一致的规律，呈现出菌株特异性分布。抗性基因、基因组岛以及前噬菌体序列的类型和数量主要表现为菌株特异性，而非亚型水平的一致性。CRISPR类型和次级代谢产物生物合成基因簇在同一亚型的菌株中分布一致。我们还研究了 F. nucleatum的单个基因水平上位点的多态性，发现F. nucleatum黏附蛋白FadA的氨基酸位点变化不影响其单体和二聚体的三维结构，但可能影响其与宿主受体的结合和稳定性。<br>　　结论：<br>　　1.系统发育分析显示相同亚型的菌株聚集在一起，F.nucleatum分为4个主要亚型，我们发现了 F.nucleatum的一个新的亚型——FNU。同时发现另外三个测序的菌株FNV、FNA 和 FNP 分别属于 subsp.vincentii,animalis 和 polymorphum 亚型。<br>　　2.基于F.nucleatum菌株基因组的系统发育和比较基因组分析，证实了 FNU属于F.nucleatum，但它与F.nucleatum的其他现有亚型不同，很可能是一个新的亚型。将FNU与F.nucleatum的其他亚型进行比较，有助于更好地了解这株独特菌株的生物学特性。此外，对F.nucleatum的亚型和菌株水平的基因组分析揭示了其在基因组水平上的差异和多样性。在研究F.nucleatum的发病机制、耐药和临床治疗时，应特别考虑亚型和菌株水平的基因组学特征。同时，该研究也展示了基因组学技术在微生物学研究中的重要性和应用价值，为未来微生物学研究提供了新的方法和思路。未来的研究可以结合转录组、蛋白质组和代谢组等多组学分析手段，深入探究F.nucleatum的致病机制和生物学特性，为预防和治疗相关疾病提供更深入的理解和指导。