基因水平转移的溯源分析及特征分析

对于微生物而言，序列中存在外来片段的情况稀松平常，这主要归结于水平基因转移（HGT）的存在，它是推动进化的重要动力。质粒介导的接合作用和噬菌体介导的转化作用是最常见的HGT，此外，某些微生物也可能本身就具有捕获外源片段的能力。通常我们可以使用比较基因组学的方法，借助分析软件或工具将样本序列与同源的参考序列进行比较。Easyfig便是一种很好的基因组辅助分析软件，用于分析基因组中的外来片段以及比较基因组的结构差异。以质粒序列为例，我们首先可以将其划分为骨架区和外源插入区。一般骨架区包含质粒复制相关区、质粒稳定相关区，部分还可能包含接合转移相关区；而外源插入区主要来源于多种可移动元件，如质粒、转座子、基因组岛、前噬菌体、Crisper/Cas系统、整合子等。例如下图展示的是p283747-KPC与p1512-KPC的全序列，两者骨架区较为相似，但插入的耐药相关区与质粒接合的方向是相反的。

DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180162

而如果我们要进一步研究序列中的外来片段，也可以利用Easyfig软件对相关区域作针对性的分析，如它们的类型，所处的位置和边界，周围的重复序列，插入过程中发生的变异等。

以下三幅图分别代表了质粒p283747-KPC与p1512-KPC的3个外源插入区（Tn6367相关区、blaKPC相关区和ΔTn6346相关区）的线性比较结果。图A中p1512-KPC的IS26-fosA3-IS26单元可能由于IS26的同源重组而丢失了内部基因；图B中2个质粒的blaKPC相关区由截短的Tn6296和Tn21序列整合而成；图C中Tn6346在插入时仅保留了完整的tnpA和tnpR小片段。

Easyfig软件通过这种图示化的方式有助于追溯每一部分外来片段的来源。

A. Tn6367相关区

B. blaKPC相关区

C. ΔTn6346相关区

DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180162

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