鼠疫耶爾森氏菌與假結(jié)核耶爾森氏菌比較基因組學(xué)研究.pdf

1、鼠疫是由鼠疫菌引起的烈性傳染病，同時(shí)鼠疫菌也是一種生物戰(zhàn)劑。鼠疫的流行曾給人類(lèi)帶來(lái)巨大的災(zāi)難。目前，鼠疫雖得到有效控制，但世界衛(wèi)生組織已將鼠疫列為重新抬頭的傳染病，并且鼠疫菌生物劑用于生物戰(zhàn)和生物恐怖的可能性依然存在。因此，對(duì)鼠疫菌進(jìn)行深入研究具有重要意義。 耶爾森氏菌屬包括11個(gè)耶爾森氏菌種，其中鼠疫菌、假結(jié)核菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌對(duì)人致病，其它種對(duì)人不致病。鼠疫菌與假結(jié)核菌非常近緣，它可能是在1，500-20，000年前由

2、假結(jié)核菌株O：1b進(jìn)化而來(lái)。然而，鼠疫菌引起令人恐怖的鼠疫，而假結(jié)核菌僅引起腸道疾病。鼠疫菌比假結(jié)核菌多兩個(gè)毒力質(zhì)粒，這在一定程度上能解釋它與假結(jié)核菌之間傳播方式的不同。然而，兩個(gè)毒力質(zhì)粒的存在不足以解釋鼠疫菌的特殊毒力。比較基因組學(xué)的方法有望闡明二者之間不同表型的分子機(jī)制。目前細(xì)菌比較基因組學(xué)的方法主要包括全基因組序列測(cè)定、全基因組芯片和抑制消減雜交等技術(shù)。利用全基因組序列進(jìn)行比較基因組學(xué)研究無(wú)疑是最佳選擇，但是，測(cè)定全基因組序列需要

3、投入大量的人力和物力。細(xì)菌的不同生物型和不同分離株基因組之間存在著一定的差異。為比較它們之間的差異，不可能對(duì)每一株菌都進(jìn)行全基因組序列測(cè)定，只能選擇一些具有代表性的菌株進(jìn)行測(cè)定，因此這個(gè)方法顯然不現(xiàn)實(shí)。目前已有三株鼠疫菌和一株假結(jié)核菌的全基因組序列測(cè)定完成，這為我們比較二者之間的差別提供了豐富的信息。另一個(gè)比較理想的比較細(xì)菌基因組的方法就是全基因組芯片。全基因組芯片要求包括基因組內(nèi)所有編碼序列，這樣的工作量和花費(fèi)的才力也是相當(dāng)巨大的。抑

4、制消減雜交技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種比較基因組的方法。它通過(guò)對(duì)兩組基因組DNA進(jìn)行比較篩選出差異序列，有效抑制相同序列的檢出，主要檢出差異序列，而且花費(fèi)的人力和物力相對(duì)較低。因此，本研究主要目的是通過(guò)抑制削減雜交技術(shù)，篩選出假結(jié)核菌相對(duì)于鼠疫菌的差異序列，制備差異片段DNA芯片，用制備的芯片篩選多株鼠疫菌和假結(jié)核菌，希望找到二者之間具有代表性的差異片段，為正確認(rèn)識(shí)鼠疫菌的演化過(guò)程奠定基礎(chǔ)。 通過(guò)抑制消減雜交技術(shù)和生物信息學(xué)比對(duì)，

5、發(fā)現(xiàn)了108個(gè)假結(jié)核菌(Yps33)基因組中存在的特異DNA片段。將這些特異DNA片段與假結(jié)核菌(IP32953)全序列進(jìn)行生物信息學(xué)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)其中91個(gè)DNA片段在假結(jié)核菌IP32953株中存在，17個(gè)DNA片段是假結(jié)核菌Yps33特有的片段。用108個(gè)DNA片段制備芯片，通過(guò)芯片雜交進(jìn)一步分析了這些差異DNA片段在6株假結(jié)核菌和27株鼠疫菌中的分布情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了12個(gè)假結(jié)核菌中相對(duì)保守的DNA片段，它們?cè)谒?株假結(jié)核菌中存在，而

6、在27株鼠疫菌中不存在，這些片段代表15個(gè)基因。假結(jié)核菌與鼠疫菌的同源性極高，基于鼠疫菌的特異基因雖然可以鑒定鼠疫菌，但這些假結(jié)核菌特異基因的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑為我們正確區(qū)分它們從而避免出現(xiàn)假陽(yáng)性的結(jié)果提供了更可靠的保證。此外，這些特異片段也可作為假結(jié)核菌的特征標(biāo)簽用于鑒定假結(jié)核菌，從而避免鼠疫菌對(duì)它的干擾。這些基因在鼠疫菌中不存在，似乎是在鼠疫菌進(jìn)化過(guò)程中，為了適應(yīng)某些選擇壓力，逐漸失去了功能直至完全缺失掉。這個(gè)結(jié)論只是建立在一定數(shù)量菌株的基礎(chǔ)

7、之上，還有待于用大量的鼠疫菌和假結(jié)核菌株進(jìn)行驗(yàn)證。 91個(gè)假結(jié)核菌Yps33株中存在的DNA片段分別與假結(jié)核菌IP32953株的相應(yīng)基因?qū)?yīng)，有的片段位于單一基因內(nèi)，而有的片段跨越兩個(gè)基因，共代表106個(gè)基因，提示在先有一株菌完成測(cè)序的情況下，通過(guò)抑制消減雜交比較細(xì)菌基因組之間的差異雖沒(méi)有序列測(cè)定準(zhǔn)確，但在很大的程度上能反映整個(gè)基因組的情況。 芯片雜交結(jié)果顯示兩株血清Ⅰ型假結(jié)核菌(Yps33和Yps28)存在所有108個(gè)