人结直肠癌来源厌氧消化链球菌SB204全基因组图谱揭示其临床意义

《Microbiology Resource Announcements》：Complete genome sequence of Peptostreptococcus anaerobius SB204, isolated from a human colonic adenocarcinoma

本文报道了从初治结直肠癌患者肿瘤组织中分离得到的厌氧消化链球菌（Peptostreptococcus anaerobius）SB204菌株的完整基因组序列（2.15 Mbp，GC含量36.1%），通过单分子实时测序（SMRT）和平均核苷酸一致性（ANI）分析，揭示了其抗生素耐药基因（如sdrM, vanT, vanW, tetM）及防御系统（CRISPR-Cas、限制修饰系统），为探究该菌在肿瘤微环境（TME）中的潜在作用提供了首个完整基因组资源。

　　

ABSTRACT

研究报告了厌氧消化链球菌（Peptostreptococcus anaerobius）SB204的完整基因组序列，该菌株分离自一名未经过治疗的结直肠癌患者的切除肿瘤。基因组包含一个大小为2.15 Mbp的染色体重叠群，总GC含量为36.1%。

ANNOUNCEMENT

厌氧消化链球菌最初于1905年被归类为链球菌属（Streptococcus），后于193年因其独特的厌氧生长和代谢特征被重新分类为消化链球菌属（Peptostreptococcus）。它是一种革兰氏阳性、厌氧、不形成芽孢的球菌，常见于人类胃肠道和生殖泌尿道的微生物群落中。尽管通常被视为共生微生物，但它也与一系列感染有关，包括盆腔炎、牙脓肿、腹腔内感染和菌血症。本文记录了从一名未经过治疗的女性结直肠腺癌患者的肿瘤组织中分离得到的厌氧消化链球菌SB204菌株及其完整基因组序列。

在获得患者书面知情同意并经弗雷德·哈钦森癌症中心机构审查委员会批准后，从切除的肿瘤标本中分离出SB204。标本接种在添加了10%去纤维蛋白马血的挑剔厌氧琼脂上，并在37°C厌氧条件下培养48小时。通过SB204的16S rRNA基因序列BLAST分析，初步确定其分类学归属为厌氧消化链球菌。使用MasterPure DNA纯化试剂盒提取高分子量基因组DNA，并通过Qubit dsDNA BR检测试剂盒测量DNA浓度和质量。如前所述，通过G-tube剪切DNA，并使用BluePippin选择大于5 kb的片段。使用HiFi Assembly Kit制备测序文库。在PacBio Sequel I仪器上使用V3测序化学进行带有碱基动力学的单分子实时测序。使用Pacific Biosciences的SMRTAnalysis流程中的微生物组装器，以默认参数对测序读段进行质量过滤和处理。基因组组装使用Microbial Assembler完成，其中包括错误校正和染色体旋转以使dnaA基因位于复制起点。基因组组装结果显示，共有93,738个聚合酶读段，进一步划分为591,799个已比对亚读段，N50值为9,175个核苷酸，亚读段碱基总数为4,890,837,089，平均覆盖度为2,212倍。与公开可用的厌氧消化链球菌基因组进行平均核苷酸一致性分析，支持了其物种水平的鉴定。

基因组注释使用NCBI原核基因组注释流程，鉴定出1,872个编码序列，GC含量为36.1%，以及78个RNA。通过PADLOC和CRISPR-Cas分析，预测存在多种防御系统，包括I-B型CRISPR-Cas和I型限制修饰系统。为了鉴定I型限制修饰系统可能修饰的核苷酸基序，通过REBASE进行了甲基化组分析，鉴定出TAAYN₅CTC/CAGN₅RRT序列的m6A修饰。通过全面抗生素耐药性数据库分析，鉴定出与推定耐药性相关的抗菌素耐药基因，包括对氟喹诺酮类（sdrM）、糖肽类（vanT和vanW）和四环素（tetM）的耐药基因。

目前，有51个公开可用的厌氧消化链球菌基因组组装，但通过ANI分析，其中一些似乎是重复的。值得注意的是，SB204是该物种首个可用的完整基因组序列，也是首个报道的来自结直肠肿瘤组织的菌株。该分离株及其基因组为研究该微生物的临床作用，特别是在肿瘤微环境中的作用，提供了一个新的资源。

ACKNOWLEDGMENTS

本研究得到了美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所、国家癌症研究所、华盛顿研究基金会博士后奖学金以及弗雷德·哈钦森癌症中心和德克萨斯大学MD安德森癌症中心提供的启动资金的支持。作者感谢Rich Roberts和Dana Macelis进行的REBASE分析。

DATA AVAILABILITY

SB204的原始测序读段已存入NCBI序列读段档案库，登录号为SRR33936918，属于生物项目PRJNA549513。RefSeq组装登录号为GCF_050780165.1。基因组序列已存入GenBank，登录号为CP096607.1。碱基修饰文件已随GenBank登录号提交，甲基化组分析可在REBASE的生物体编号93728下获取。