单核细胞增生李斯特菌LMXJ15全基因组测序及分析

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1093

摘要/Abstract

摘要：

为了解新疆地区单核细胞增生李斯特菌LMXJ15菌株的的基因组特征和进化关系。采用PacBio和Illumina HiSeq测序对LMXJ15菌株进行全基因组测序，使用相关软件对测序数据进行预测、注释，并进行多位点序列分型（mutilocus sequence typing，MLST）及共线性分析菌株间的同源性。结果显示单核细胞增生李斯特菌LMXJ15菌株基因组总长度为3 017 732 bp，平均GC含量为37.81%，预测到3 154个编码基因，编码基因总长度为2 734 315 bp；包含6个rRNA操纵子和57个tRNA。编码基因通过CRT预测，发现一个CRISPR序列；通过GO数据库的对比分析，得到三类功能方面的2 241个基因。预测到可能的毒力基因88个。MLST分析显示LMXJ15菌株为ST8型（sequence type，ST），属于CC8（clonal complex，CC）复合克隆系；进化分析显示其与意大利分离株IZSAM_Lm_15_17439_A144、瑞士分离株LmN1546和一株从熏鲑鱼分离菌株R479a在同一个进化分支上，具有相同的ST型和血清型（1/2a），并通过比较基因组分析显示4株LM的基因组之间的共线性较好。该研究初步分析了LMXJ15菌株基因组特征，毒力基因携带情况，为新疆地区单核细胞增生李斯特菌毒力和进化关系研究提供基础数据。

关键词: 单核细胞增生李斯特菌, 全基因组, 多位点序列分型

Abstract:

In order to understand the genomic characteristic and evolutionary relationship of Listeria monocytogenes LMXJ15 from Xinjiang, PacBio and Illumina HiSeq platforms were used to have the whole genome sequencing of LMXJ15, then the relevant software were applied to predict and annotate the sequenced data. Multilocus sequence typing（MLST）and collinearity analysis were conducted to analyze the homologies among the LM strains. The results showed that the length of LMXJ15 genome was 3 017 732 bp with a GC value of 37.81%. It was predicted to contain 3154 protein-coding genes with a total length of 2 734 315bp. The genome of LMXJ15 contained 6 rRNA operons and 57 tRNA, 88 virulence genes being predicted from the genome. Through the CRT prediction, a CRISPR sequence was found in the LMXJ15 genome sequence. A total 2 241 genes of 3 GO contents were obtained by comparing GO database. Total 88 possible virulence genes were predicted. MLST analysis showed that LMXJ15 was sequence type（ST）8 and belonged to CC8（clonal complex 8）. Evolutionary analysis showed that the LMXJ15 had a close evolutionary relationship with two clinical IZSAM_Lm_15_17439_A144 isolates from Italy, LmN1546 isolates from Switzerland, R479a isolates from smoked salmon, and had the same ST type and serotype（1/2a）, and comparative genomics among 4 LM strains showed scant collinearity. In summary, we preliminarily analyzed the genomic characteristics and virulence genes situation of LMXJ15 isolate, which may provide basic data for analysis of the evolution relationship and the virulence of L. monocytogenes in Xinjiang province.

Key words: Listeria monocytogenes, whole genome, multilocus sequence typing

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图/表 7

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功能Function	基因Genes
Regulation of virulence	prfA、virR、agrA、lisR、perR、gmar、Rli55、Rli60、lhrC、secA2
Tolerance to environmental stress	sigB、gadA、gadB、gadC、bsh、clpB、clpc、clpE、clpp、hfq、degU、mogR、Rsbv、biLE、btlB、htrA、ctsR、perR、secA2、tcsA、tig
Escape host immunity	sod、pgdA、oatA、orfX、orfZ、hly、plcA、plcB、mpl、svpA、sipZ、lsp、actA、srtB、inlK、inlC、lntA、sipX、
Invasion/adherence	ami、iap、srtA、lap、fbpA、ctaP、lapB、recA、auto、lgt、gtca、mprF、flaA、flaC、flaE、inlA、inlB、inlF、inlH、inlJ、lpeA、dltA、codY、lmo0514、lmo0610、murA
Survival/proliferation	hpt、pycA、fri、relA、oppA、lplA1、prsA2、chiA、dal、fur、pgl、stp
Other related virulence genes	lipA、lmo2085

功能Function	基因Genes
Regulation of virulence	prfA、virR、agrA、lisR、perR、gmar、Rli55、Rli60、lhrC、secA2
Tolerance to environmental stress	sigB、gadA、gadB、gadC、bsh、clpB、clpc、clpE、clpp、hfq、degU、mogR、Rsbv、biLE、btlB、htrA、ctsR、perR、secA2、tcsA、tig
Escape host immunity	sod、pgdA、oatA、orfX、orfZ、hly、plcA、plcB、mpl、svpA、sipZ、lsp、actA、srtB、inlK、inlC、lntA、sipX、
Invasion/adherence	ami、iap、srtA、lap、fbpA、ctaP、lapB、recA、auto、lgt、gtca、mprF、flaA、flaC、flaE、inlA、inlB、inlF、inlH、inlJ、lpeA、dltA、codY、lmo0514、lmo0610、murA
Survival/proliferation	hpt、pycA、fri、relA、oppA、lplA1、prsA2、chiA、dal、fur、pgl、stp
Other related virulence genes	lipA、lmo2085

菌株 Strain	abcZ	bglA	cat	dapE	dat	ldh	lhkA	ST	CC	谱系Lineage	登录号Accession number	来源 Source	年份 Year	国家 Nation
LL195	3	1	1	1	3	1	3	1	CC1	I	HF558398.1	李斯特菌病人	1983 to 1987	瑞士
F2365	3	1	1	1	3	1	3	1	CC1	I	AE017262.2	奶酪分离物	1985	美国
NTSN	3	1	1	1	3	1	3	1	CC1	I	CP009897.1	绵羊	2011	中国江苏
VIMHA007	1	1	11	11	2	1	5	2	CC2	I	CP018149.1	流产的胎儿	2005	俄罗斯
WSLC 1033	1	1	11	11	2	1	5	2	CC2	I	CP013288.1	绵羊	1961	美国
PIR00544	1	1	11	11	2	1	5	2	CC2	I	CP025565.1	NA	NA	NA
N2306	1	2	12	3	2	5	3	4	CC4	I	CP011004.1	李斯特菌病人血液	2014	瑞士
07PF0776	1	2	12	3	2	5	3	4	CC4	I	CP003414.1	心肌脓肿病人	NA	美国
L312	1	2	12	3	2	5	3	4	CC4	I	FR733642.2	奶酪	NA	NA
L2624	2	1	11	3	3	1	7	5	CC5	I	CP007686.1	李斯特菌人	2011	美国
J2-064	2	1	11	3	3	1	7	5	CC5	I	CP006592.1	动物	1989	美国
CFSAN008100	2	1	11	3	3	1	7	5	CC5	I	CP011398.2	番椒	NA	美国
CFSAN010068	2	1	11	3	3	1	7	5	CC5	I	CP014250.2	奶酪	2014	美国
CFSAN023459	2	1	11	3	3	1	7	5	CC5	I	CP014252.2	油桃	2014	美国
N16-0044	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP035187.1	李斯特菌病人血液	2016	瑞士
J1776	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP006598.1	李斯特菌病人	2002	美国
IZSAM_Lm_hs2008	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP010346.1	脑脊髓液	2008	意大利
J1816	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP006047.2	食品加工厂	2002	美国
J1926	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP006600.1	食物	2002	美国
J1817	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP006599.1	加工环境	2002	美国
10-092876-0769 LM12	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP019625.1	加工环境	2002	加拿大
CFSAN006122	3	9	9	3	3	1	5	6	CC6	I	CP007600.2	奶酪	2013	美国
2015TE17781-3	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	I	CP028413.1	李斯特菌病人血液	2015	意大利
2015TE17781-5	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	I	CP028412.1	李斯特菌病人血液	2015	意大利
2015TE24968	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	I	CP014790.1	李斯特菌病人血液	2015	意大利
2016TE3773-1-1	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	I	CP028396.1	李斯特菌病人脑脊液	2015	意大利
2018TE5305-1-4	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	I	CP029372.1	李斯特菌病人血液	2018	意大利
L1846	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	II	CP007688.1	李斯特菌病人	2009	美国
L2676	5	8	5	7	6	2	1	7	CC7	II	CP007685.1	李斯特菌病人	2011	美国
IZSAM_Lm_15_17439_A144	5	6	2	9	5	3	1	8	CC8	II	CP013919.1	李斯特菌病人血液	2008	意大利
Lm N1546	5	6	2	9	5	3	1	8	CC8	II	CP013724.1	李斯特菌病人血液	2011	瑞士
LMXJ15	5	6	2	9	5	3	1	8	CC8	II		调理肉制品	2014	中国新疆
R479a	5	6	2	9	5	3	1	8	CC8	II	HG813247.1	熏鲑鱼	NA	NA
AL4E	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP023754.1	设备	1998	芬兰
MF4545	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP025443.1	肉类加工设施	2012	挪威
MF4626	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP025082.1	肉类加工设施	2012	挪威
MF4697	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP025438.1	肉类加工设施	2012	挪威
MF6172	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP025440.1	肉类加工设施	2012	挪威
AT3E	6	5	6	4	1	4	1	9	CC9	II	CP023752.1	食品	1995	芬兰
WSLC1001	5	8	5	7	6	22	1	12	CC7	II	CP007160.1	NA	NA	德国
3136	7	6	15	18	12	6	1	18	CC18	II	CP013723.1	李斯特菌病人血液	2005	瑞士
3163	5	10	8	21	6	2	1	26	CC26	II	CP013722.1	李斯特菌病人血液	2005	瑞士
EGDE	6	5	6	20	1	4	1	35	CC9	II	CP023861.1	兔子	1924	英国
WSLC 1019	18	11	21	24	17	35	13	71	CC131	III	CP013286.1	鸡肉	1961	英国
SLCC2376	18	11	21	24	17	35	13	71	CC131	III	FR733651.1	禽肉	NA	NA
WSLC 1020	18	11	21	24	17	35	13	71	CC131	III	CP013287.1	NA	1931	美国
WSLC 1018	3	1	1	1	3	11	3	73	CC1	I	CP013285.1	鸡肉	1961	英国
10403S	5	8	5	7	6	38	1	85	CC7	II	CP002002.1	NA	NA	NA
ICDC-LM188	12	1	4	14	3	39	4	87	CC87	I	CP015593.1	李斯特菌病人血液	2008	中国北京
SLCC7179	7	6	15	6	5	2	1	91	CC14	II	FR733650.1	奶酪	1986	澳大利亚
08-5923	5	6	2	29	5	3	1	120	CC8	II	CP001604.1	李斯特菌病人	2008	加拿大
LM6179	7	6	8	8	6	37	1	121	CC121	II	HG813249.1	NA	NA	NA
FORC_057	7	10	16	7	5	2	1	155	CC155	II	CP021174.1	金枪鱼泡菜紫菜包饭	2012	韩国
Finland 1988	7	10	16	7	5	2	1	155	CC155	II	CP002004.1	NA	1998	芬兰
M7	19	17	22	25	15	79	12	201	CC69	III	CP002816.1	牛奶	NA	中国浙江
HCC23	19	17	22	25	15	79	12	201	CC69	III	CP001175.1	斑点叉尾鮰	NA	NA
L99	19	17	22	25	15	79	12	201	CC69	III	FM211688.1	奶酪	1950	荷兰
10-092876-1063 LM3	1	9	1	3	7	5	3	217	CC217	I	CP019616.1	小菠菜	2009	加拿大
NCCP14714	11	3	15	38	3	94	2	224	CC224	I	CP031141.1	李斯特菌病人血液	2017	韩国
FDAARGOS_57	34	39	11	15	3	1	2	288	CC288	I	CP030101.1	水	2002	美国
WSLC1047	1	1	11	11	2	11	5	290	CC2	I	CP013289.1	NA	NA	NA
08-5578	57	6	2	29	5	3	1	292	CC8	II	CP001602.2	李斯特菌病人	2008	加拿大
10-092876-1763LM10	5	6	8	62	6	7	34	321	CC321	II	CP019623.1	鸡胸肉	2007	加拿大
L2074	7	49	19	6	1	24	1	378	CC19	II	CP007689.1	李斯特菌病人	2010	美国
J2-031	5	5	17	21	39	2	6	394	CC415	II	CP006593.1	李斯特菌病人	1996	美国
N12-0935	7	7	10	4	5	24	1	403	CC403	II	CP038642.1	李斯特菌病人血液	2012	瑞士
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