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克氏丛毛单胞菌(Comamonas kerstersii)作为潜在病原体,在临床感染中的作用尚不明确。来自印度的研究人员对免疫受损的急性胃肠炎患者展开研究,报告了 5 株该菌的基因组序列,这有助于深入了解其致病机制,为相关疾病防治提供依据。
克氏丛毛单胞菌(Comamonas kerstersii)是一种广泛存在的好氧、能动的革兰氏阴性菌,通常被视为共生菌,但也可能成为引发临床感染的潜在病原体。本研究报告了从免疫受损的急性胃肠炎患者体内分离出的 5 株克氏丛毛单胞菌的基因组序列。
克氏丛毛单胞菌属于丛毛单胞菌科(Comamonadaceae),在全球范围内的水、土壤以及肠道微生物群中都能找到它的踪迹。它与腹部和胃肠道感染存在关联,不过在腹泻发生过程中的具体作用还不清晰,常出现在多种微生物共同作用的环境里,且一般与胃肠道穿孔有关。
这些菌株是在 2014 年从印度一家三级护理医院收治的腹泻患者体内分离得到的。研究人员收集患者粪便样本进行常规微生物学检查,发现这些分离株在麦康凯琼脂培养基上不发酵乳糖。通过革兰氏染色,确定它们为革兰氏阴性杆菌。利用悬滴法检测发现这些菌株具有运动性,且过氧化氢酶阳性、氧化酶阳性、吲哚阴性、不能水解尿素、不能利用柠檬酸盐,在三糖铁(TSI)培养基上,斜面和底层均呈碱性且不产生硫化氢,在血琼脂平板上也未观察到溶血现象。但仅靠这些生化反应还不能确切鉴定该菌,最终借助基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI - TOF)才确认其为克氏丛毛单胞菌。
随后,研究人员将这些菌株在营养琼脂斜面上进行传代培养,于 4°C 保存,之后接种到脑心浸液肉汤中培养 18 - 24 小时。接着,使用 Invitrogen Easy - DNA 试剂盒从肉汤中提取基因组 DNA,并用 Qubit dsDNA BR 检测试剂盒测定 DNA 浓度。运用改良的 NEB 文库构建试剂盒制备配对末端文库,并在 Illumina Hiseq 平台上进行测序(2×150bp),得到的平均插入片段大小在 255 - 259bp 之间。除特殊说明外,生物信息学工具均采用默认设置。利用 AdapterRemoval v. 1.1 进行序列修剪,借助 VelvetOptimiser v. 2.2.5(最大 k - mer 长度设为 99 )和 Velvet v. 1.2.07 进行从头组装。使用 CheckM2 v. 1.0.2 评估基因组的完整性、污染情况及常规质量控制指标,通过 ResFinder v. 4.5.0 预测抗菌耐药基因,利用 PlasmidFinder v. 2.1 预测质粒。
PathogenFinder v. 1.1 检测显示,克氏丛毛单胞菌中的 C3(ERS2626704)和 C4(ERS2626705)可能是潜在病原体。VirulenceFinder v. 1.5 在分离株 C3(ERS2626704)中检测到 celb - 大肠杆菌素 E2 内切核酸酶。通过 blastn v. 2.16 + 将组装序列与毒力因子数据库(VFDB,21 - 10 - 2024 )进行比对,发现了多种潜在的毒力基因。所有分离株都含有 IV 型、VI 型分泌系统以及运动蛋白(motA、fliAIP)的类似物,C1 - C4 还额外含有 III 型分泌系统蛋白和 fliN。
研究人员运用 CSI Phylogeny v. 1.4 和 FastTree v. 2.1.11 进行单核苷酸多态性(SNP)系统发育分析,构建最大似然系统发育树,并使用 Mash v. 2.3 将这些菌株与美国国立生物技术信息中心(NCBI)Genbank 中的丛毛单胞菌属(Comamonas)参考基因组进行比较。对 C1 - C5 菌株以及 NCBI 中 12 个高质量克氏丛毛单胞菌基因组进行系统发育分析后发现,C1 和 C3 聚类紧密,与 C2、C4 和 C5 之间存在较大距离。C1 - C4 与欧洲国家从废水和粪便中分离出的菌株亲缘关系更近,而 C5 与中国的临床分离株更为相似。这些分离株的多样性表明这可能是散发性社区感染。
致谢:感谢印度马尼帕尔高等教育学院提供的所有支持,也感谢丹麦技术大学国家食品研究所的资助。