百日咳博德特氏菌ST2的全球系统基因组学研究揭示了中国的区域差异以及不同谱系的基因组进化特征

《BMC Genomics》：Global phylogenomics of Bordetella pertussis ST2 reveals regional heterogeneity in China and lineage-specific genome evolution

　　

摘要

背景

百日咳博德特氏菌序列类型2（ST2）在中国及公共基因组数据集中普遍存在，但其主要谱系的进化关系、传播模式以及基因组特征尚未得到系统研究。

结果

在本研究中，我们对1942年至2024年间来自24个国家的580个ST2基因组进行了全面基因组分析，其中还包括中国温州新测序的46个临床分离株。系统发育分析显示，温州分离株并非同质群体，而是分为两个不同的分支，其中一个为占优势的耐大环内酯类抗生素的ptxP1相关谱系，另一个则为规模较小的ptxP3相关谱系。从全球范围来看，ST2种群可划分为两个主要分支和三个亚分支；占优势的温州ptxP1相关谱系属于亚分支I，而规模较小的温州ptxP3相关谱系则属于全球分支II，还有1个分离株被归入亚分支III。两个在中国较为常见的亚分支与23S rRNA A2047G突变密切相关，而另一个地理分布较广的亚分支则不存在该突变特征。中国分离株分布于多个系统发育位置，这表明该病原体经历了多次引入后在当地扩散。进一步比较分析显示，不同谱系在插入序列元素和假基因积累方面存在差异。IS481是最常见的插入序列家族，且在不同谱系中，基因间插入事件比基因内事件更为常见。各分支特有的单核苷酸多态性及稳定的假基因模式表明，ST2的不同分支具有部分不同的适应性演化路径。

结论

这些研究结果明确了ST2的局部及全球种群结构，揭示了当前中国百日咳病例存在的显著区域差异，同时表明该谱系的持续多样化是由地理传播以及各谱系特有的基因组演化共同作用的结果。