文献解读 | 肺炎克雷伯菌临床基因组分析鉴定了新的肝脓肿相关毒力基因

文章标题：Clinical and Genomic Analysis of Liver Abscess-Causing Klebsiella pneumoniae Identifies New Liver Abscess-Associated Virulence Genes

文章链接：10.3389/fcimb.2016.00165

发表时间：2016.11

发表期刊：Front Cell Infect Microbiol

IF：5.7

研究背景：高毒肺炎克雷伯菌(hvKp)引起的侵袭性社区获得性肝脓肿(PLA)已经在全球出现。除了pK2044样大毒力质粒携带的毒力基因rmpA/A2和铁载体(iroBCD/iucABCD)外，对与hvKp相关的其它毒力决定因素知之甚少。在这里，作者收集了中国PLA样品中的hvKp临床分离株，并进行了临床、分子和基因组测序分析。

研究对象：肝脓肿-肺炎克雷伯菌（LA-Kp）

研究方法：药物敏感性检测、全基因组测序、MLST、S1-PFGE、同源基因分析、COG分析等

主要研究内容及结果：

1. 菌株来源信息

研究者从2014年1月至2016年1月共收治了68例诊断为肝脓肿(LA)的患者，并在40例患者的脓液样本中发现肺炎克雷伯菌，且所有肝脓肿患者均为社区获得性感染。

1. 代表性菌株基因组测序分析

为了进一步研究LA-Kp的基因组特征，作者对2株LA-Kp (GN-2和GN-3)和1株多重耐药的 cKp (XL-1)进行了全基因组测序和分析。其中GN-3是典型的高毒力肺炎克雷伯菌（hvKp），属于ST23、K1菌株，而GN-2为hvKp中首次报道的ST485、K5菌株。与经典的hvKp NUTH-2044相比，GN-2、GN-3的染色体序列类似，但pGN-2毒力质粒明显与pK2044具有较大差异，然而该质粒保留了肺克毒力质粒常见的气杆菌素（iroBCDN）和沙门菌素（iucABCDiutA）编码基因，以及rmpA、rmpA2基因，这说明并不是毒力质粒上的所有基因都是肺克高毒力表型所必须的。

1. 确定所有菌株质粒携带情况

如下图所示，为40株肝脓肿肺炎克雷伯菌S1-PFGE实验的结果，其中图片上方代表泳道，下方代表此类菌株的个数，可以看到大部分菌株仅携带1个质粒，4个菌株携带2或3个质粒，且存在5个菌株不携带质粒。这个结果说明肺炎克雷伯菌的高毒力不要求毒力质粒的存在。且PCR实验证明40个菌株都含有（iucABCDiutA/iroBCDN）和rmpA/rmpA2，说明这些毒力基因很可能被整合到了染色体中。

1. 新毒力因子发现与疾病相关基因鉴定

作者通过PATRIC_VF数据库鉴定毒力因子，并比较了3株LA-Kp菌株(GN-2、GN-3、NTUH-K2044)和3株非LA- Kp菌株(XL-1、HS11286和MGH78578)之间的毒力因子差异。对比分析发现有10个毒力基因只存在于LA-Kp中，而不存在于非LA- Kp中，其中pagO是新发现的LA相关基因。此外作者还进行了LA-Kp和非LA-Kp分离株的全基因组同源基因比较分析，在3株LA-Kp分离株共有的4649个同源基因中，133个基因仅存在于LA-Kp基因组中，且这些基因中有84.9%位于大毒力质粒上。为了鉴定LA-Kp的特异性基因，作者采用LA-Kp组真阳性病例数与非LA-Kp组真阴性病例数之和除以检查病例数计算准确率，将准确率大于85%的基因指定为高度相关基因。发现133个基因中有30个被鉴定为高度LA相关基因，其中9个是iroBCD、iucABCD和rmpA/A2，1个是pagO，20个新发现的相关基因。PCR显示了这些基因与肝脓肿疾病的特异性关系。

文章结论

本研究发现了21个新预测的肝脓肿相关基因，部分已被证明与其他细菌物种的毒力有关。本研究通过LA-Kp建立了肝脓肿形成的口腔感染模型。利用转座子标记突变文库，确定了28个突变导致肝脓肿发生能力降低的基因。然而，没有进行互补实验来证实突变表型。

参考文献

Ye M, Tu J, Jiang J, et al. Clinical and Genomic Analysis of Liver Abscess-Causing Klebsiella pneumoniae Identifies New Liver Abscess-Associated Virulence Genes [J]. Front Cell Infect Microbiol, 2016, 6: 165.

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