全球人群基因组学研究揭示了大肠杆菌中YeaWX三甲基胺相关模块的谱系依赖性分布规律

《Scientific Reports》：Global population genomics reveals the lineage-dependent distribution of the YeaWX trimethylamine-associated module in Escherichia coli

　　

摘要

三甲胺（TMA）和三甲胺N-氧化物（TMAO）因其在宿主-微生物组相互作用和心血管代谢过程中的潜在作用而受到越来越多的关注。在大肠杆菌中，YeaWX系统被认为参与与三甲胺相关的代谢途径；然而，其群体水平的分布和群体基因组组织结构仍知之甚少。在这项研究中，我们对9700个经过质量筛选的大肠杆菌基因组进行了大规模的群体基因组分析。我们采用基于TBLASTN的比较基因组学方法，全局检测了yeaX和yeaW基因的存在，并对其系统发育群分布、序列类型（ST）组成、抗菌素耐药性（AMR）特征、多重耐药性（MDR）发生率、质粒组结构和耐药基因定位模式进行了综合分析。结果表明，YeaWX系统在全球大肠杆菌群体中几乎完全共存，有3798个基因组（占39.2%）同时携带这两个基因，而仅有9个基因组的yeaX和yeaW基因存在分离现象。该系统在系统发育群和序列类型中的分布具有明显的谱系依赖性。YeaWX系统在B2系统发育群以及主要的肠道外致病性大肠杆菌（ExPEC）谱系（如ST131、ST95、ST73、ST127和ST12）中几乎不存在，而在B1、D、A、F、G系统发育群以及ST69、ST101、ST10和ST393中则表现出显著的富集现象。YeaWX阳性基因组的AMR特征和质粒相关特性与YeaWX阴性基因组存在轻微差异。然而，经过调整的多变量分析表明，这些富集现象主要可由背后的谱系相关群体结构解释。总体而言，这些发现表明YeaWX系统在全球大肠杆菌群体中表现出强烈的谱系依赖性群体结构，为细菌三甲胺相关代谢途径的群体基因组组织提供了新的见解。