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霍氏肠杆菌（Enterobacter hormaechei）作为机会性和医院感染病原体，其耐药性问题日益严峻，且分类学存在争议。研究人员开展其复合群的泛基因组分析。结果显示该复合群含三个物种和三个亚种，具开放泛基因组等特征。这有助于精准鉴定菌株及制定治疗策略。
在医院这个本应是人们恢复健康的港湾里，却潜藏着一些危险的 “敌人”，霍氏肠杆菌便是其中之一。它是一种革兰氏阴性菌，常常在土壤、水、食物以及医院环境中 “安营扎寨”，还会与植物、昆虫和动物 “打交道”。不过，最让人们头疼的是它与人类的 “致病性关联”，能引发菌血症、肺炎等多种疾病，尤其在医疗环境中，对患者的健康构成了重大威胁。
更糟糕的是，霍氏肠杆菌的耐药性越来越强，它能携带多种耐药基因，对阿米卡星、环丙沙星等多种抗生素产生耐药，还能通过水平基因转移获取和传播耐药基因，这使得它成为了临床治疗中的一大难题。而且，它还被列入了 ESKAPE 病原体组，这意味着它在医院感染防控中是重点关注对象。
与此同时，霍氏肠杆菌的生物学特性还有很多不为人知的地方。在分类学上，它的亚种划分复杂，标准表型测试难以准确区分，这给感染控制和治疗带来了很大困难。此外，虽然对其耐药性研究较多，但关于致病性和毒力决定因素的研究却相对匮乏，这也增加了有效治疗的难度。
为了解决这些问题，来自南非金山大学（University of the Witwatersrand）、瑞士苏黎世应用科学大学（Zürich University for Applied Sciences）和南非比勒陀利亚大学（University of Pretoria）的研究人员，对霍氏肠杆菌复合群进行了全面的比较基因组分析。
研究人员通过系统发育基因组学分析、泛基因组分析等研究，得出了一系列重要结论。在分类学方面，明确了霍氏肠杆菌复合群包含三个物种（E. hormaechei、E. hoffmannii 和 E. xiangfangensis）和三个亚种（E. xiangfangensis 的 oharae、steigerwaltii 和 xiangfangensis 亚种）。基因组特征上，该复合群物种显示出开放的泛基因组，存在广泛的蛋白质组和功能多样化，且基因组具有高度的灵活性。在致病性和耐药性上，所有菌株都被预测为潜在的人类病原体，具有相对保守但又存在差异的致病性决定因素，同时表现出广泛且可变的耐药组，大部分菌株呈现多重耐药性。
这项研究意义重大。在临床应用中，有助于更准确地识别菌株，从而制定更有针对性的治疗策略。在基础研究方面，所确定的致病性决定因素为深入了解霍氏肠杆菌复合群的发病机制和毒力提供了基础。同时，研究还强调了合理使用抗生素的重要性，对控制这些新兴病原体的传播具有重要指导意义。该研究成果发表在《BMC Genomics》上。
研究人员开展研究时用到了多个关键技术方法。首先，从 NCBI 数据库获取 3499 个霍氏肠杆菌复合群菌株的基因组序列，经过筛选最终保留 3387 个用于后续分析。通过计算平均核苷酸同一性（ANI）值进行聚类，并构建邻接（NJ）距离树。利用多种工具，如 Prokka 进行基因组注释，OrthoFinder 识别直系同源物，进而构建核心基因组系统发育树。使用 BPGA 和 PanGP 进行泛基因组分析，还运用 PlasmidFinder、PHASTEST 等工具检测移动遗传元件、致病性决定因素和耐药组。
研究结果具体如下：
- 物种和亚种划分：通过计算 ANI、数字 DNA - DNA 杂交（dDDH）和四核苷酸特征频率相关系数（TETRA）值，并构建距离树，确定了霍氏肠杆菌复合群的物种和亚种分类。各物种和亚种在基因组大小、编码蛋白数量和 G + C 含量上存在差异，体现了基因组的灵活性。
- 泛基因组特征：所有物种和亚种都显示出开放的泛基因组。E. xiangfangensis 的两个亚种（subsp. xiangfangensis 和 subsp. steigerwaltii）的泛基因组较大，而 E. xiangfangensis subsp. oharae 的泛基因组较小且核心基因组也最小。根据预测，E. hoffmannii 拥有最大的泛基因组。
- 蛋白质组和功能多样化：在物种层面，三个物种的泛基因组包含 12976 个正交群，其中严格核心的仅占 25.5% ，各物种有独特的正交群，且物种间共享的正交群较少，显示出广泛的蛋白质组变异性。在亚种层面，E. xiangfangensis 三个亚种的泛基因组也存在类似趋势，且不同亚种在功能上存在差异。
- 移动遗传元件的作用：研究发现质粒、噬菌体和转座酶等移动遗传元件是霍氏肠杆菌复合群多样化的关键驱动因素。不同类型的质粒在各菌株中分布广泛且存在差异，噬菌体和整合性结合元件（ICEs）也在基因组中发挥重要作用，转座子在不同菌株中的分布和数量也有所不同。
- 致病性和耐药性：PathogenFinder 预测所有菌株都是潜在的人类病原体，E. hoffmannii 的平均概率得分最高。在致病性 / 宿主相互作用决定因素方面，不同菌株存在差异，还发现了一些与致病性相关的特定基因和分泌系统。在耐药性方面，多数菌株对多种抗生素耐药，大部分耐药基因位于质粒上，且多数菌株被预测为多重耐药。
研究结论和讨论部分再次强调了霍氏肠杆菌复合群作为病原体的重要性。其广泛的遗传多样性和多重耐药性对公共卫生构成了重大挑战。准确的物种和亚种鉴定对于临床治疗至关重要，未来需要进一步研究移动遗传元件在疾病发展和传播中的作用，以及加强基因组监测，制定有效的感染控制措施，以应对霍氏肠杆菌带来的威胁。
