鱼源无乳链球菌整合性接合元件ICESag1535的生物信息特征,剪切、环化活性与流行现状

文献类型： 中文期刊

第一作者： 车行

作者： 车行;卢燕播;王承德;罗敏意;黎果;张德峰;林蠡;赵丽娟

作者机构：

关键词： 尼罗罗非鱼;无乳链球菌;ICE＿Sag1535＿mutT;Conj＿(Tn5252);三串联位点特异性丝氨酸重组酶;水平基因转移;跨种扩散;开放式进化

期刊名称： 水产学报

ISSN： 1000-0615

年卷期： 2025 年 49 卷 005 期

页码： 160-170

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]揭示水生动物源链球菌ICEs分子生物学特点、水平转移能力、ICEs流行现状,预测ICEs水平扩散的受体范围及对病原菌致病的影响。[方法]在NCBI数据库中检索ICEs特征元件,使用生物信息学方法对基因组进行分析,并鉴定ICE的结构特征、主要元件功能,利用分子生物学技术验证ICE在微生物间的水平转移能力并调查流行情况。[结果]筛选出尼罗罗非鱼无乳链球菌WC1535基因组中存在一个完整的ICE位于mutT基因内,命名为ICESag1535 mutT（简称ICESag1535）。ICESag1535全长约74.1 kb,编码73个蛋白基因,核心转移元件由ConjTn5252超家族的25个移动基因组成,属于类ICESa2603型ICEs。ICESag1535核心区包含5个外源基因插入热点区（HS）,可变区（VR）含有7个转座插入元件（IS）,形成3个复合型转座子,HS和VR可划分为7个主要功能区,分别与ICE的稳定、接合偶联、物质跨膜运输、应激调控、细菌素合成与输出、接合拓展和宿主黏附等功能相关。ICESag1535的3'-末端是同向串联的3个结构相似的位点特异性丝氨酸重组酶（TSPSI）,对TSPSI进行聚类分析发现,尼罗罗非鱼、美洲牛蛙和尖吻鲈分离菌株编码的TSPSI几乎完全相同,都位于类ICESa2603型ICEs内,病原菌分布覆盖北半球水域。对不同来源ICEs同源性分析,发现人、猪、鱼分离菌株携带的类ICESa2603型ICEs,其接合模式皆为ConjTn5252型,可跨种扩散。调查类ICESa2603型ICEs的流行情况,2014—2016年分离的链球菌中携带比例为78.8%,而2020—2021年分离菌株的携带率为96.3%,呈上升趋势。验证ICESag1535的水平转移能力,检测到ICESag1535从WC1535基因组自我剪切,形成环化中间体,然后插入在人链球菌Sag158基因组mutT内,鉴定了转移过程中attL、attR、attB、oriT的位点特征;ICE整合入Sag158后,在TSPSI与attR位点之间检测到IS30插入元件。[结论]本研究鉴定的ICESag1535是具备自我切除和环化活性的完整ICE,可跨种扩散;可变区多个复合转座子,赋予ICE形成多重水平转移机制的能力,增加流行多样性;缘于IS的募集特性使ICE呈开放【目的】揭示水生动物源链球菌ICEs分子生物学特点、水平转移能力、ICEs流行现状，预测ICEs水平扩散的受体范围及对病原菌致病的影响。【方法】在NCBI数据库中检索ICEs特征元件，使用生物信息学方法对基因组进行分析，并鉴定ICE的结构特征、主要元件功能，利用分子生物学技术验证ICE在微生物间的水平转移能力并调查流行情况。【结果】筛选出尼罗罗非鱼无乳链球菌WC1535基因组中存在一个完整的ICE位于mutT基因内，命名为ICESag1535mutT（简称ICESag1535）。ICESag1535全长约74.1 kb，编码73个蛋白基因，核心转移元件由Conj Tn5252超家族的25个移动基因组成，属于类ICESa2603型ICEs。ICESag1535核心区包含5个外源基因插入热点区（HS），可变区（VR）含有7个转座插入元件（IS），形成3个复合型转座子，HS和VR可划分为7个主要功能区，分别与ICE的稳定、接合偶联、物质跨膜运输、应激调控、细菌素合成与输出、接合拓展和宿主黏附等功能相关。ICESag1535的3′-末端是同向串联的3个结构相似的位点特异性丝氨酸重组酶（TSPSI），对TSPSI进行聚类分析发现，尼罗罗非鱼、美洲牛蛙和尖吻鲈分离菌株编码的TSPSI几乎完全相同，都位于类ICESa2603型ICEs内，病原菌分布覆盖北半球水域。对不同来源ICEs同源性分析，发现人、猪、鱼分离菌株携带的类ICESa2603型ICEs，其接合模式皆为Conj Tn5252型，可跨种扩散。调查类ICESa2603型ICEs的流行情况，2014—2016年分离的链球菌中携带比例为78.8%，而2020—2021年分离菌株的携带率为96.3%，呈上升趋势。验证ICESag1535的水平转移能力，检测到ICESag1535从WC1535基因组自我剪切，形成环化中间体，然后插入在人链球菌Sag158基因组mutT内，鉴定了转移过程中attL、attR、attB、oriT的位点特征；ICE整合入Sag158后，在TSPSI与attR位点之间检测到IS30插入元件。【结论】本研究鉴定的ICESag1535是具备自我切除和环化活性的完整ICE，可跨种扩散；可变区多个复合转座子，赋予ICE形成多重水平转移机制的能力，增加流行多样性；缘于IS的募集特性使ICE呈开放式进化特点，赋予宿主微生物不断增强的适应能力和扩散性致病能力。本研究内容对微生物安全、生物进化与遗传资源研究具有重要意义。

分类号： S941.42

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