中国北京分离的流行百日咳鲍特菌菌株的生物膜形成与基因组特征

《BMC Microbiology》：Biofilm formation and genomic signatures of circulating Bordetella pertussis strains isolated in Beijing, China

　　

摘要

背景

百日咳是由百日咳博德特氏菌（B. pertussis）引起的急性呼吸道感染，近期在中国再次流行。近期研究表明，生物膜形成与B. pertussis的发病机制有关。本研究旨在分析流行分离株的生物膜形成能力，并调查生物膜形成与基因组特征之间的表型 - 基因型关联。

结果

在 84 株B. pertussis分离株中，69.05% (58/84) 被归类为强生物膜形成菌，而 23.81% (20/84) 和 5.95% (5/84) 分别表现为中等或弱生物膜产生能力。仅有一株分离株 (1/84, 1.19%) 被归类为非生物膜产生菌。与非强生物膜形成分离株相比，强生物膜形成分离株表现出显著更快的自身凝集速度（P?<?0.05）。Pan-GWAS 鉴定出多个与生物膜表型显著相关的候选基因（P?<?0.05），涵盖与细胞包膜重塑、代谢、营养获取、底物运输和环境感知相关的功能类别。SNP-GWAS 进一步鉴定出多个与生物膜相关生物量变异相关的核心基因组变异（P?<?0.05）。对候选基因座的功能注释表明，它们与脂蛋白成熟、自转运蛋白功能、氨基酸代谢和运输相关功能有关。Pan-GWAS 和 SNP-GWAS 的整合鉴定出与B. pertussis生物膜表型异质性相关的候选遗传因素。

结论

强生物膜形成分离株始终表现出比非强生物膜形成分离株更高水平的结晶紫染色附着生物量和更快的聚集动力学。GWAS 分析表明，生物膜相关表型变异是一种复杂性状，与涉及多种生物过程的多个遗传因素有关。这些发现为流行B. pertussis生物膜形成的表型 - 基因型关联特征提供了新的见解。