对来自奥地利食品生产商的单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）进行的大规模基因组分析揭示了其辅助基因组动态及噬菌体整合在持续存在基因组（persistent genomes）中的差异

《BMC Microbiology》：Large-scale genome analysis of Listeria monocytogenes from Austrian food producers reveals differences in accessory genome dynamics and phage integration in persistent genomes

　　

摘要

背景

单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）是导致李斯特菌病的致病菌，对食品安全和公共卫生构成重大威胁。某些单核细胞增生李斯特菌菌株能够在食品加工环境中存活，从而危及食品的安全。随着时间的推移，相同菌株的反复分离现象被称为“持续性”。然而，由于缺乏关于持续性特征的共识定义和标准分析方法，理解其背后的机制仍面临关键挑战。在本研究中，我们利用奥地利国家参考实验室生成的单核细胞增生李斯特菌基因组数据库，探讨了与持续性相关的序列类型（ST）水平、群体水平和基因水平上的模式。

结果

我们采用了一种严格且一致基于基因组的方法来定义菌株间的亲缘关系（在整个基因组范围内，每个序列类型/核心基因组多基因座复合类型（CT）/公司群组的差异不超过10个单核苷酸多态性（SNP），并结合菌株元数据来分析持续性模式。共分析了1,699个菌株基因组，发现其中979个具有持续性，697个不具有持续性，23个为偶发分离株，这些菌株来自18家奥地利食品生产企业。接下来，我们通过系统发育学方法研究了基因的获得与丢失动态，发现虽然单核细胞增生李斯特菌普遍存在基因的获得和丢失现象，但具有持续性的菌株显示出更稳定的外来基因整合能力。最后，我们分析了特定基因与持续性分类之间的关联，结果表明，在具有持续性的菌株中，耐受压力基因和噬菌体元件较为丰富，这提示持续性可能是由基因调控机制的适应或噬菌体介导的基因组多样化驱动的。

结论

我们的研究结果表明，单核细胞增生李斯特菌的持续性现象在多种序列类型和不同食品行业中普遍存在。尽管基因水平上的模式存在关联，但没有任何一个标记基因或基因组合能够完全解释持续性的复杂表型。然而，考虑全基因组动态有助于理解获得和维持基因组新颖性在持续性中的作用。本研究为政府机构、业界和学术界之间的未来合作提供了范例，有助于我们更深入地理解这种复杂性现象，并为食品生产中单核细胞增生李斯特菌的管理提供支持。