霍乱弧菌O1、O139和非O1/非O139群关键基因进化及其与宿主相互作用研究

Cholera is an acute epidemic infectious disease caused by Vibrio cholerae, O1 and O139 are serogroups that can cause human cholera, while non 01/non 0139 non-pathogenic Vibrio cholerae has different epidemic features from O1 and O139. The different epidemic features among three serogroups may lie in their distinct genomic features and their interactions with host. So, related research will be beneficial to understand the epidemic trends of Vibrio cholerae..In our project, we will choose essential genes of vibrio cholerae O1, O139 and non O1/non O139 as starting point, and investigate the evolution of these genes and their interactions with host factors using methods from genomics and systems biology. By taking this project, we hope to find the difference for the evolution and functions of essential genes among the three serogroups; Find the difference of the sources of specific genes among the three serogroups; Predict the host factors interacting with essential genes of three serogroups.

霍乱是由霍乱弧菌引起的一种烈性传染病，其O1和O139是引起人类霍乱的血清群，而非01/非0139血清群霍乱弧菌致病性及流行特征与O1及O139明显不同。三者流行特征的差异必然与其各自独特的基因组特征及与宿主因子的相互作用密切相关。因此，相关研究有助于对霍乱弧菌流行趋势的理解。.本课题以霍乱弧菌O1、O139和非01/非0139血清群进化热点基因、特异基因等关键基因为切入点，利用基因组学和系统生物学的研究方法，研究其进化及与宿主因子的相互作用。通过本课题，以期发现三者关键基因进化及功能的差异；发现三者基因池中特异基因来源的差将异；预测O139、O1、非01/非0139各自关键基因与人类相互作用的宿主因子，从病原菌-宿主因子相互作用网络的角度分析O139、O1、非01/非0139对宿主的影响；根据病原菌-宿主相互作用网络，挑选靶向宿主的关键基因，验证其对霍乱弧菌定植的影响。

霍乱是由霍乱弧菌引起的一种烈性传染病，其O1和O139是引起人类霍乱的血清群，而非01/非0139血清群霍乱弧菌致病性及流行特征与O1及O139明显不同。本课题以霍乱弧菌O1、O139和非O1/非O139群为研究对象，纳入334株包括古典和El Tor生物型的霍乱弧菌菌株、20株O139血清群菌株和18株非O1/非O139血清群菌株,分析三个血清群特异基因，并重点对霍乱弧菌血清群O1血清群产毒株毒力基因进行分析，发现O1血清群菌株毒力基因的数目随菌株分离时间增大逐渐增多，发现了古典型和埃尔托型两种生物型毒力基因数目的显著差异。另外选择16个血清群，25株代表菌株，重点对霍乱弧菌O159和O170血清群与其他血清群进行比较基因组学分析，发现不同血清群O抗区域较大的多样性，并且从泛基因组进化树和核心基因进化树水平上发现不同血清群菌株进化的差异。同时，我们对三个血清群特异基因的来源进行分析，发现O1血清群的特异特异基因来自Vibrio antiquarius，Vibrio parahaemolyticus,Vibrio qinghaiensis，Vibrio vulnificus和Klebsiella pneumonia 5个种；O139血清群特异基因主要来自于Proteus mirabilis, Vibrio parahaemolyticus和Escherichia coli等13个种；对于非O1/O139血清群的特异基因主要来源于Vibrio mimicu，Vibrio anguillarum，Vibrio vulnificus和Vibrio qinghaiensis等四个种。为了探究霍乱弧菌的适应性机制，我们初步构建了霍乱弧菌-人类蛋白相互作用预测方法, 我们初步筛选得到三个血清群特异基因与人类蛋白潜在相互作用对。我们选择了三个霍乱弧菌O1血清群潜在的与人类蛋白质相互作用最多的基因（VC0246, VC0247和VC0249）,研究其失活对霍乱弧菌定植的影响，确认了三个基因缺失都显著影响到相应菌株在乳鼠肠道的定植，表明这三个基因对于霍乱弧菌肠道感染的潜在作用。该研究将为霍乱弧菌O1、O139和非O1/非O139不同群的流行病学特征的解释提供科学证据，获得的信息有助于对霍乱弧菌流行态势的预测。