Genomsequenzanalyse von Helicobacter pylori-Stämme im Zusammenhang mit Magengeschwüren und Magenkrebs

Genomsequenzanalyse von Helicobacter pylori-Stämme
Zusammenhang mit Magengeschwüren und Magenkrebs
Zusammenfassung
Hintergrund
Persistent Kolonisierung des menschlichen Magens durch Helicobacter pylori
mit asymptomatischen Magenentzündung (Gastritis) zugeordnet ist, und ein erhöhtes Risiko von duodenalen Geschwüren, Magenulzeration, und nicht-Cardia Magenkrebs. In früheren Studien pylori die Genomsequenzen von H.
Stämme von Patienten mit Gastritis oder Ulcus duodeni Krankheit analysiert. In dieser Studie analysierten wir die Genomsequenzen eines H. pylori
Stamm (98-10) von einem Patienten isoliert mit Magenkrebs und einer H. pylori
Stamm (B128) von einem Patienten mit Magengeschwür Krankheit isoliert .
Ergebnisse
multilocus Sequenz Typisierung Basierend, die meisten 98-10-Stamm B128
Stämme ostasiatischer Herkunft und Stamm gegen H. pylori war eng verwandt war am ehesten Stämme europäischer Herkunft zusammen. Der Stamm 98-10 enthielt mehrere Merkmale charakteristisch für ostasiatische Stämme, darunter eine Art s1c vacA
Allel und ein cagA
Allel codiert, das eine Epiya-D-Tyrosin-Phosphorylierung Motiv. Ein Kerngenom von 1237 Genen war in allen fünf Stämmen, für die Genomsequenzen zur Verfügung standen. Unter den 1237 Kern Gene, war eine Untergruppe von Allelen stark divergenten im ostasiatischen Stamm 98-10, die für Proteine ​​kodieren, die zeigten < 90% Aminosäuresequenzidentität im Vergleich zu Proteinen in den anderen vier Stämme entsprechen. Einzigartige Stamm-spezifische Gene wurden in jedem der neu sequenzierten Stämme, und eine Reihe von Stamm-spezifische Gene identifiziert wurde unter H. pylori-Stämme
mit Magenkrebs oder präkanzerösen Läsionen des Magens assoziiert geteilt.
Fazit
Diese Daten geben einen Einblick in die Vielfalt, die unter H. pylori
Stämme aus verschiedenen klinischen und geographischen Herkunft besteht. Stark divergierende Allele und stammspezifische in dieser Studie identifizierten Gene für die Analyse von geografischen Verteilung von H. pylori
nützliche Biomarker darstellen kann und für die Stämme induzieren kann bösartig oder präkanzerösen Läsionen des Magens.
Hintergrund Helicobacter pylori identifiziert
ist ein Gram-negative spiralförmiges Bakterium, das den menschlichen Magen beständig kolonisiert [1]. Persistent H. pylori
Kolonisierung des menschlichen Magens ist ein Risikofaktor für verschiedene Krankheiten, einschließlich nicht-Cardia Adenokarzinom des Magens, gastrische Lymphom und peptischen Ulzera [1, 2]. Die Häufigkeit dieser Krankheiten variiert beträchtlich in der ganzen Welt. Zum Beispiel ist die Häufigkeit von Adenokarzinom des Magens wesentlich höher in Ostasien, Zentralamerika und Südamerika als in den meisten anderen Teilen der Welt [3].
H. pylori
Isolate von nicht verwandten Menschen ein hohes Maß an genetischer Vielfalt aufweisen [4, 5]. Genetische Variation ist durch die Analyse der Nukleotidsequenzen einzelner Gene in verschiedenen H. pylori-Stämme
[6] leicht nachweisbar. H. pylori
allelische Diversität ist wahrscheinlich die Folge von mehreren Faktoren ab, einschließlich einer hohen Mutationsrate, einer hohen Rate von Intraspezies- genetische Rekombination und eine lange Entwicklungsgeschichte der Spezies [4, 7]. Entsprechenden Allele in verschiedenen H. pylori
typischerweise Stämme sind 92-99% identisch in Nukleotidsequenzen [4, 6], aber mehrere H. pylori
Gene ein viel höheres Maß an genetischer Vielfalt aufweisen [8, 9].
Weitere Analysen haben gezeigt, dass es geografische Unterschiede zwischen den H. pylori-Stämme
[10-16]. Basierend auf multilocus Sequenzanalyse von einem Panel von 370 H. pylori
von Menschen in verschiedenen Teilen der Welt, sieben Populationen von Stämmen mit unterschiedlichen geographischen Verteilungen isolierten Stämme identifiziert worden [17]. Diese H. pylori
Bevölkerung widerspiegeln, die Migration von Menschen aus Afrika in anderen Teilen der Welt über einen Zeitraum schätzungsweise rund 58.000 Jahre sein [12]. Geografischen Unterschiede zwischen H. pylori-Stämme
könnte möglicherweise ein Faktor sein, der die variierenden Häufigkeit von H. pylori -assoziierten Krankheiten
in verschiedenen Teilen der Welt zu erklären hilft.
Darüber hinaus unter H. pylori auf eine Variation
Stämme in den Sequenzen der einzelnen Gene, gibt es erhebliche Unterschiede zwischen den Stämmen in Gen-Gehalt. Eine Studie analysierte genomische DNA aus 56 verschiedenen H. pylori-Stämmen unter Verwendung
Array-Hybridisierungsverfahren identifiziert und 1150 Gene, die in allen getesteten Stämmen vorhanden waren (also einen "Kern" Genoms darstellt) [18]. Unter 1531 Gene analysiert wurden 25% abwesend aus mindestens einer der 56 H. pylori-Stämme
. Es wurde vorhergesagt, dass die H. pylori
Kerngenom von 1.111 Genen, wenn eine viel größere Gruppe von Isolaten getestet wurden [18] bestehen würde. Andere Studien haben das Vorliegen von Kern-Genome, umfassend 1091 oder 1281 Gene berichtet, basierend auf DNA-Array-Analyse von 34 oder 15 H. pylori-Stämme
bzw. [19, 20]. Eine Studie berichtet, dass die Phylogenie von H. pylori
Stämme basierend auf MLST Analyse war wesentlich von der Phylogenie von H. pylori-Stämme
basiert auf der Analyse von Gen-Gehalt [18].
Eines der markantesten Unterschiede in der Gen-Gehalt unter H. pylori-Stämme
ist die Anwesenheit oder Abwesenheit eines 40-kb-Region der chromosomalen DNA als cag
Pathogenitätsinsel (PAI) [8, 21-24] bekannt. In den Vereinigten Staaten und Europa, etwa 50-60% der H. pylori-Stämme
enthalten die cag
PAI und die restlichen Stämme fehlt diese Region des Chromosoms [8, 21-24]. In vielen anderen Teilen der Welt, darunter auch Ostasien, fast alle H
. pylori
Stämme enthalten die cag
PAI [15, 25, 26]. Die H. pylori cag
PAI kodiert für ein Protein-Effektor, CagA, und eine Typ-IV-Sekretion Apparat, CagA in Magenepithelzellen [27] transloziert. H. pylori-Stämme
beherbergen die cag
PAI mit einem erhöhten Risiko von nicht-Cardia Magenkrebs oder Magengeschwüre im Vergleich zu Stämmen assoziiert sind, die die cag fehlt
PAI [21, 28]. Die Korrelation zwischen diesen Krankheiten und Anwesenheit des cag
PAI liefert ein Beispiel dafür, wie die klinischen Ergebnisse von H. pylori Infektion
teilweise durch genetische Eigenschaften der Stämme bestimmt wird, mit dem eine Person infiziert ist.
in früheren Studien haben die vollständigen Genome von drei H. pylori-Stämme
analysiert worden [29-31]. Diese drei H. pylori
Stämme wurden von Patienten isoliert, die Gastritis hatte, atrophische Gastritis oder Zwölffingerdarmgeschwür Krankheit. In der aktuellen Studie haben wir versucht, der genetischen Merkmale von H. pylori-Stämme
von Patienten mit zwei verschiedenen H. pylori
assoziierte Krankheiten isoliert zu analysieren: Magengeschwür und Magenkrebs. Für diese Analyse wählten wir ein Magengeschwür-Stamm (B128), die leicht die Mägen von Mäusen und Mongolische Rennmäuse kolonisiert. Dieser Stamm ist von besonderem Interesse, weil ein Tier-agierten Derivat von Stamm B128 (Stamm 7.13) Magenkrebs in einer mongolischen Wüstenrennmaus-Modell führt [32, 33]. Für eine Analyse eines Magenkrebs-assoziierten H. pylori
Stamm, wir ausgewählten Stamm 98-10, die von einem Magenkrebspatienten in Japan [34], ein Land mit einer sehr hohen Inzidenz von Magenkrebs isoliert wurde [3 , 35].
Ergebnisse Allgemeine Merkmale von H. pylori
Genome
Vor der aktuellen Studie, die vollständigen Genomsequenzen von H. pylori
Stämme isoliert von Patienten mit oberflächlichen Gastritis
, atrophische Gastritis oder Krankheit Zwölffingerdarmgeschwür hatte berichtet [29-31]. In der aktuellen Studie analysierten wir die Genomsequenzen eines H. pylori
Stamm (98-10), die von einem Patienten mit Magenkrebs [34] und einem Stamm (B128) isoliert wurde, die von einem Patienten mit Magen isoliert Ulkus [32]. Allgemeine Merkmale der beiden in der aktuellen Studie im Vergleich zu drei zuvor sequenzierten Genome analysiert Genome in der Tabelle zusammengefasst sind 1. Um transposables genetische Elemente zu identifizieren, die in den beiden neu sequenzierten Genomen vorhanden sein könnten, wurden die Nukleotidsequenzen jedes Genom als Abfragen verwendet eine Insertionssequenz Datenbank http suchen:.. //www-is biotoul fr. Der Stamm 98-10 enthielt ORFs (HP9810_5g1 und HP9810_5g2) homolog zu ORFs in IS607 (Zugangsnummer AF189015) gefunden [36]. Stamm B128 enthalten ORFs (HPB128_26g16, HPB128_26g17 und HPB128_26g18) homolog zu ORFs in ISHp608 (Zugangsnummer AF357224) gefunden, aber Nukleotidinsertionen vorhergesagt das Transposase-Gens in Stamm B128 zu stören [37]. IS607 und ISHp608 sind nicht in irgendeiner der drei H. pylori
Stämme, für die Genomsequenzen vorher verfügbar waren. Eine frühere Studie berichtet, dass IS607 wurde in etwa 20% der H. pylori-Stämme
[36] detektiert. ISHp608 ist nonrandomly geographisch unter H. pylori
Stämme verteilt, und dieses Element berichtet wurde häufiger in den Stämmen von peruanischen Patienten mit Magenkrebs zu sein als in den Stämmen von peruanischen Patienten mit Gastritis nur [37] .Tabelle 1 Eigenschaften von H. pylori
Genome

H. pylori-Stamm

26695
J99
HPAG1
98-10
B128
Herkunft
UK
US
Schweden
Japan
US
Gastritis Krankheit stateA
nur
DU AG
GC
GU
cag
PAI
Ja
Ja <
br> Ja
Ja
Ja
vacA
Genotyp
S1A /m1
S1b /m1
S1b /m1
s1c /m1
S1A /m2h
Genomgröße (Mb)
1,67
1,64
1.61b
1.6c
1.6c
insgesamt Nr. von ORFs
1564d
1491e
1544f
1527
1731
No. von Stamm-spezifischen genesg
69
23
38
22
51
ein DU, Zwölffingerdarmgeschwür; AG, atrophische Gastritis; GC, Magenkrebs; GU, Magengeschwür
b Enthält ein 9,3-kb-Plasmid.
C Die Genomgröße von Stamm 98-10 wird auf der Analyse von 51 großen Contigs basiert, wie in Methoden definiert. Die Genomgröße von Stamm B128 wird auf der Analyse von 73 großen Contigs basiert.
D Die aktuelle Analyse basiert auf Daten von TIGR heruntergeladen, bestehend aus 1.564 ORFs. Im Gegensatz dazu ist eine Tabelle, auf die TIGR Website listet 1.587 ORFs in dem Stamm 26695 und Genbank-Sequenz-Dateien enthalten 1566 ORFs aus dem Stamm 26695.
e Weitere ORFs, die nicht in dieser Gesamtzahl enthalten, wurden in der Folge in dem Stamm J99 [43] nachgewiesen.
f das HPAG1 Chromosom enthält 1.536 vorhergesagt Protein-kodierenden Gene, und der Rest sind auf einem Plasmid enthalten.
g Präsent in nur einer von fünf in dieser Studie analysierten Stämme.
h vacA
abgeschnitten in Stamm B128.
MLST Analyse von H. pylori-Stämme

in früheren Studien wurde MLST-Analyse verwendet wurde H. pylori zu klassifizieren
Isolate in mehrere Haplogruppen, die unterschiedliche räumliche Verteilungen haben [17]. So weisen die beiden neu sequenzierten H. pylori-Stämme
zu einer der zuvor beschriebenen Population Clustern verglichen wir acht Gensequenzen von jedem Stamm zu den entsprechenden Sequenzen von 434 andere H. pylori
Isolate unter Verwendung einer Datenbank als MLST in den Methoden beschrieben. Basierend auf dieser Analyse, Stamm 98-10 wurde als Mitglied des B128-Cluster und Stamm ostasiatischen Bevölkerung eingestuft wurde als Mitglied der europäischen Bevölkerung Cluster eingestuft. Ein Nachbar-Beitritt Baum Beziehungen der beiden neu sequenzierten Stämme auf repräsentative Referenzstämme isoliert aus verschiedenen geografischen Standorten darstellt, ist in Abbildung 1. Die Clustering auf diese Neighbor-Joining Baum spiegelt genau die geographischen Herkunft der Referenzstämme dargestellt gezeigt, und ist in Übereinstimmung mit früheren Zuordnungen der Referenzstämme auf verschiedene Bevölkerungsgruppen [18]. In Übereinstimmung mit einem früheren Bericht [17], eine der zuvor sequenzierten H. pylori-Stämme
(J99) wurde am engsten mit Stämmen in Westafrika, und die andere (26695) wurde am engsten mit Stämmen isoliert in Europa isoliert im Zusammenhang mit . Eine dritte H. pylori
Stamm (HPAG1) in einer früheren Studie analysiert wurde eng mit Stämmen im Zusammenhang in Europa isoliert. Abbildung 1 zeigt, dass der Stamm 98-10 wird am ehesten Stämme ostasiatischer Herkunft bezogen, und deshalb Stamm 98-10 gehört zu einer Population Cluster unterscheiden sich von denen von Stämmen, für die Genomsequenzen wurden zuvor berichtet. Zusammengefasst stellen die Genomsequenzen für die Analyse verfügbar drei geografischen Haupt Populationen von H. pylori-Stämme
[Europäische (26695, HPAG1 und B128), in Westafrika (J99) und ostasiatischen (98-10)]. Abbildung 1 phylogenetische Struktur basierend auf der Sequenzanalyse von 8 H. pylori Kern-Genen. H. pylori
in dieser Figur analysierten Stämme schließen Stämme 98-10, B128, drei Stämme für die Genomsequenzen vorher bestimmt wurden (26.695, J99, HPAG1) und Vertreter von Patienten isolierten Stämme in verschiedenen geografischen Standorten [18]. Die Abbildung zeigt die Dehnungsbezeichnungen und die Länder, in denen Stämme isoliert wurden. Die Nukleotidsequenzen der verketteten MLST Loci wurden ausgerichtet und verglichen werden, wie in Methoden beschrieben. Alle Positionen enthalten, Lücken und fehlenden Daten wurden aus dem Datensatz eliminiert. Es wurden insgesamt 3041 Positionen in der endgültigen Datensatzes. Neighbor-Joining Bäume wurden basierend auf Entfernungen geschätzt durch die 2-Parameter-Modell von Nukleotid Kimura Substitution konstruiert [57, 58]. Der Bootstrap-Konsens Baum von 1000 Replikaten geschlossen wird unternommen, um die Evolutionsgeschichte der Stämme repräsentieren analysiert [59]. Branchen entsprechend Partitionen wiedergegeben in weniger als 50% Bootstrap-Replikate zusammengeschoben werden. Der Baum ist maßstäblich gezeichnet, wobei die Zweiglängen in den gleichen Einheiten wie die der Evolutions Entfernungen verwendet, um den phylogenetischen Baum zu schließen. Die phylogenetische Analysen wurden in MEGA4 [63] durchgeführt. Fünf H. pylori-Stämme
für die Genomsequenzen verfügbar waren, werden durch Diamanten bezeichnet. Drei Haupt H. pylori
Bevölkerungsgruppen (Ost Asien, Europa und in Westafrika) erkennbar.
Analyse von CagA
und vacA
CagA und VacA sind zwei wichtige H. pylori
Virulenzfaktoren, die von einem Typ-IV-Sekretionsweg und einen Typ V (Autotransporter) Sekretionsweg bzw. [14, 38] ausgeschieden werden. Diversity in CagA
und vacA
Gene wurde im Detail in früheren Studien untersucht, und die Vielfalt in diesen Genen bietet eine Grundlage für die Eingabe einer H. pylori-Stämme
[8, 13-15]. Daher wir die cagA
und vacA
Gene in jeder der beiden neu sequenzierten Stämme analysiert.
Bei Stamm 98-10 mit AGS Magenepithelzellen wie zuvor beschrieben inkubiert wurde [39], unterzogen CagA Tyrosinphosphorylierung (Daten nicht gezeigt), was darauf hindeutet, daß dieser Stamm für die Translokation von CagA in Wirtszellen mit einer funktionellen Typ IV-Sekretionssystem hat [27]. Die CagA-Protein durch den Stamm codiert 98-10 enthält 3 Epiya Motiven (Seiten der Tyrosinphosphorylierung), die Epiya-A, benannt wurden Epiya-B und Epiya-D [14]. Die Anwesenheit eines Epiya-D-Motiv ist charakteristisch für H. pylori
in East Asia isolierten Stämme [13, 14]. Broth Kulturüberstand aus Stamm 98-10 verursacht Vakuolisierung von HeLa-Zellen, die das Vorhandensein eines aktiven VacA-Toxin. Dieser Stamm enthält eine Art s1c /m1 vacA
Allel, ein Feature, das von H. pylori-Stämmen isoliert
in Ostasien charakteristisch ist [15, 40]. Identifizierung von ostasiatischen cagA
und vacA
Motive im Stamm 98-10 steht im Einklang mit den Ergebnissen der MLST-Analyse, die Stamm 98-10 als Mitglied der ostasiatischen Bevölkerung Cluster von H. pylori klassifiziert
Stämme.
Ähnliche 98-10, Stamm B128 hat einen funktionalen Typ IV-Sekretionssystem zu belasten, die CagA in Magenepithelzellen translozieren kann, und CagA erfährt anschließend Tyrosinphosphorylierung [41]. Die CagA-Protein durch den Stamm B128 codiert enthält zwei Epiya Motive bezeichnet Epiya-A und Epiya-C [14]. Stamm B128 enthält eine Art s1 /m2 vacA
Allel, aber eine vacA
Mutation in diesem Stamm wird vorhergesagt, die Expression einer Volllängen-VacA-Protein zu verhindern. Die Anwesenheit der letzteren Mutation wurde durch Nucleotid-Sequenzanalyse eines Fragments durch PCR amplifiziert
vacA bestätigt. Immunoblot-Analyse zeigte multiple Anti-VacA-Antiseren verwendet, dass dieser Stamm keine nachweisbare VacA-Protein und broth-Kulturüberstand aus diesem Stamm ergab nicht die Ursache Vakuolisierung von HeLa-Zellen (Daten nicht gezeigt).
Charakterisierung des H. pylori
Kerngenom
Abgrenzung eines H. pylori
Kerngenom (dh Gene, die konsequent in allen H. pylori
Isolate) von Interesse ist, weil viele solche Gene wahrscheinlich erforderlich sein, für die Besiedlung sind des menschlichen Magens. Basierend auf der Verwendung von Score Verhältnisanalyse BLAST wie in den Methoden beschrieben, identifizierten wir 1237 Gene, die
Genome in allen 5 H. pylori vorhanden waren (Abbildung 2 und zusätzliche Datei 1). In einer früheren Studie, 56 verschiedenen Stämmen
H. pylori wurden durch array Methodik analysiert, und ein Kerngenom von 1150 Genen wurde berichtet, dass in allen 56 Stämmen vorhanden sein [18]. Unter den 1.150 Genen berichtet, die H. pylori
Kerngenom umfassen basierend auf Array-Analyse wurden 1094 in allen fünf in der aktuellen Studie untersuchten Stämme, wie durch Sequenzanalyse bestimmt. Die Liste der Kern Gene in allen fünf Stämmen durch Sequenzanalyse erkannt, aber nicht durch Array-Analyse enthält > 20 Gene innerhalb des cag gelegen
PAI. Obwohl die cag
PAI in der aktuellen Studie untersucht, die in allen fünf Stämmen ist, diese DNA-Region ist bekannt aus vielen H. pylori-Stämme
abwesend zu sein [24]. Fünf weitere Cluster von benachbarten Genen (jeweils mit mindestens 4 Gene pro Cluster) vorhanden waren, in allen 5 sequenzierten Stämme, sondern aus der Liste der Kern Gene fehlten von Array-Analyse identifiziert (HP0061-0065, HP0797-0800, HP1339-1343, HP1400-1403 und HP1455-1458) (Weitere Datei 1). Die Unterschiede in der Bezeichnung von Kerngenen in der aktuellen Studie zu früheren Studien verglichen werden zahlreiche Faktoren zugeschrieben werden, einschließlich der Unterschiede in der Anzahl der Stämme analysiert und die Unterschiede in Methode zur Gen-Detektion. Abbildung 2: Vergleich der vorhergesagten Proteoms von BLAST-Score-Verhältnis (BSR) Analyse. Die linke Abbildung zeigt eine BSR-Analyse von Proteinen durch den Stamm J99 und HPAG1 codiert, mit dem Stamm 26695 als Referenzstamm. Das rechte Bild zeigt eine BSR-Analyse von Proteinen durch den Stamm codiert 98-10 und B128, mit dem Stamm 26695 als Referenzstamm. Der BSR Ansatz analysiert alle Proteine ​​vorhergesagt durch drei Genome kodiert werden, um ein Maß der Ähnlichkeit unter Verwendung basierend auf dem Verhältnis von BLAST Partituren, wie in den Methoden beschrieben. Proteine ​​dargestellt in der Box auf der linken unteren Ecke (BSR < 0,4) entsprechen Proteine, die in der Referenz Proteoms (Stamm 26695), aber abwesend aus den beiden Abfrage Proteome. Der obere rechte Quadrant stellt in allen drei Proteome konservierten Proteinen. Zeigte eine Analyse der 1237 Kerngene
dass in fast allen Fällen gab es Unterschiede in den Aminosäuresequenzen der Proteine, die von einzelnen Stämmen kodiert. Paarweise Vergleiche von Proteinen durch verschiedene Stämme codiert zeigte, dass die Niveaus von Verwandtschafts von 65% bis 100% Aminosäure-Identität lag. Ein repräsentativer Vergleich der Kernproteine ​​von zwei Stämmen codiert (98-10 und 26695) ist in Abbildung 3 nur 11 Gene, für die die Aminosäuresequenzen der kodierten Proteine ​​identisch waren bei allen fünf Stämme wurden identifiziert gezeigt. Sieben dieser 11 Gene ribosomale Proteine ​​codiert; andere codiert ein Translationsinitiationsfaktor (IF-1), ein Lipoprotein (Lpp20), ein Flagellen basalen Körperprotein (Flie) und ein Protein unbekannter Funktion (HP0031). Abbildung 3 Verwandtschaft der Kernproteine ​​vorhergesagt von H. pylori codiert werden Stämme 98-10 und 26695. Eine Reihe von 1237 Gene in allen 5 H. pylori
Stämme identifiziert wurde, wie in den Methoden beschrieben. Die abgeleiteten Aminosäuresequenzen der entsprechenden Proteine ​​durch den Stamm codiert 98-10 wurden verwendet, um eine Datenbank von Sequenzen aus dem Stamm 26695 zu suchen FastA verwenden. Die beste Übereinstimmung wurde identifiziert, und die prozentuale Aminosäureidentität wurde berechnet. Das Histogramm zeigt die Anzahl der ORFs die angegebene Höhe der Aminosäureidentität aufweisen.
Analyse unterschiedlicher Gene in einer ostasiatischen Krebs-assoziierte H. pylori-Stamm

H. pylori
Stämme von nicht verwandten isoliert Menschen zeigen allelische Vielfalt (in der Regel 92-99% Nukleotid-Identität unter entsprechenden Allele), die für die Klassifizierung von Stämmen in Bevölkerung Cluster über MLST Analyse eine Basis zur Verfügung stellt. Mehrere Gene, die eine wesentlich höhere allelische Vielfalt aufweisen. Zum Beispiel sind mindestens zwei Genen (CagA
und ein SEL1
Homolog) bekannt pylori
Stämme in ostasiatischen H. deutlich divergent zu sein im Vergleich zu West H. pylori-Stämme
[13, 14 , 42]. Wir vermuten, dass weitere Gene in den ostasiatischen Stamm stark divergenten sein könnte 98-10 im Vergleich zu den anderen 4 sequenzierten Stämme. Um Genprodukte identifizieren kodiert durch das Genom von 98-10, die deutlich voneinander abweichen im Vergleich zu Produkten von den anderen 4 Genome kodiert, konzentrierten wir uns auf die Analyse der 1237 Core-Gene, die in allen fünf sequenziert Stämmen vorhanden waren. Durch die Verwendung der Ansatz in Methoden beschrieben, identifizierten wir 8 Genprodukte, die stark divergenten im ostasiatischen Stamm waren im Vergleich zu den anderen vier Stämme (Tabelle 2). Dazu gehören CagA und SEL1
Homolog, die bisher berichtet wurden in ostasiatische Stämme deutlich divergent zu sein im Vergleich zu Stämmen aus anderen Teilen der Welt [13, 42]. Die Aminosäuresequenzen dieser Proteine ​​divergent von dem japanischen Stamm codiert 98-10 wurden jeweils < 90% identisch zu den Sequenzen von Proteinen aus den vier anderen Stämmen entsprechen (Tabelle 2). In jedem Fall wurden flankiert die unterschiedlichen Allele in Stamm 98-10 und entsprechenden Allele in den anderen vier Stämme der gleichen chromosomalen genes.Table 2 sehr unterschiedliche Allele in ostasiatischen Stamm 98-10
Gene Nummer
(98-10)
Gene Nummer (26695)
Beschreibung
% aa Identität (98 -10) ein
% aa Identität
(non-98-10) b
% einzigartige Stellen c

HP9810_903g20
HP0061d
Hypothetical
67
86
21
HP9810_889g5
HP0492d
hpaA

Homolog 72
92
21
HP9810_889g32
HP0519d
SEL1
73
Homolog
92
15
HP9810_905g13
HP0547
cagA

79
87
11
HP9810_868g41
HP0806d
Hypothetical
86
92
6
HP9810_899g75
HP1322d
Hypothetical
75
90
18
HP9810_899g76
HP1323d
Ribonuclease
88
92
6
HP9810_885g15
HP1524d
Hypothetical
80
95
13
a Die Sequenzen der angegebenen Genprodukte in Stamm 98-10 wurden im Vergleich zu entsprechenden Sequenzen in jedem der anderen vier Stämmen (26695, J99, HPAG1 und B128), und die mittlere% Aminosäureidentitäten berechnet wurden, wie in Methoden beschrieben.
b Die Sequenzen der angegebenen Genprodukte in jedem Stamm in allen Permutationen verglichen wurden, außer daß Vergleiche denen Stamm 98-10 von der Analyse ausgeschlossen wurden. Bedeuten% Aminosäureidentitäten berechnet wurden, wie in Methoden beschrieben.
CPercentage von ausgerichteten Seiten, in denen das Protein aus dem Stamm 98-10 eine Aminosäure, die aus den entsprechenden Aminosäuren in Proteinen aus anderen Stämmen 4 verschiedenen enthalten.
DReported zu ein Bestandteil des H. pylori
Kerngenom sein, basierend auf mindestens einem Array-Analyse [18-20].
Wie in Figur 1, Stamm J99 am engsten mit H. pylori-Stämme
Zusammenhang wurde gezeigt, in west~~POS=TRUNC eine Population Cluster unterscheiden sich von denen der anderen Stämmen isoliert, für die Genomsequenzen zur Verfügung standen. Daher nahmen wir an, dass bestimmte Gene im westafrikanischen Stamm J99 im Vergleich zu den anderen 4 sequenzierten Stämme stark divergenten sein könnten. Um solche Gene zu identifizieren, verwendeten wir die gleiche Vorgehensweise wie oben beschrieben. Vier einzigartige sehr unterschiedliche Allele wurden in Stamm J99 identifiziert (Tabelle 3), die jeweils Codierung Produkte, die waren < 90% identisch mit Proteinen in den anderen vier Stämme entsprechen. Einzigartige sehr unterschiedliche Allele waren nicht leicht erkennbar in den Stämmen 26695, HPAG1 oder B128. Eine bemerkenswerte Ausnahme war die Identifizierung eines stark divergenten vacA
Allel in Stamm B128 (Gen HPB128_147g10). Identifizierung von vacA
als divergente Allel in Stamm B128 bis Gegenwart eines s1 /m2 vacA
Allel in diesem Stamm und das Vorhandensein von s1 /m1 Allele in den vier anderen Stämmen zurückzuführen ist; m1 und m2 Formen von VacA zeigen typischerweise nur 60 bis 70% Aminosäureidentität im mittleren Bereich des Proteins [38] .Tabelle 3 sehr unterschiedliche Allele in Stamm J99
Gene Nummer
(J99)
Gene Nummer (26695)
Beschreibung
% aa-Identität (J99) ein

% aa Identität (non-J99) b
% einzigartige Stellen c

jhp0028
HP0032
Hypothetical
68
91
24
jhp0080
HP0087d
Hypothetical
89
96
8
jhp0173
HP0185d
Hypothetical
88
93
7
jhp0395
HP1029d
Hypothetical
88
95
7
a Die Sequenzen der angegebenen Genprodukte in Stamm J99 wurden im Vergleich mit Sequenzen in jeder der anderen vier Stämme (26695, HPAG1, B128 und 98-10) entspricht, und bedeuten% Aminosäure Identitäten berechnet wurden.
b Die Sequenzen der angegebenen Genprodukte in jedem Stamm wurden in allen Permutationen verglichen, mit der Ausnahme, dass Vergleiche Stamm J99 beteiligt sind, wurden von der Analyse ausgeschlossen. Bedeuten% Aminosäureidentitäten berechnet.
CPercentage von ausgerichteten Seiten, in denen das Protein aus dem Stamm J99 enthielt eine Aminosäure unterschiedlich von den entsprechenden Aminosäuren in Proteinen aus anderen Stämmen 4.
D Berichtet ein Bestandteil des zu sein H. pylori
Kern-Genom, basierend auf mindestens einem Array-Analyse [18-20].
Identifizierung neuer Stamm-spezifische Gene
an stammspezifische Gene eindeutig in eine der beiden neu sequenzierten identifizieren Genome bisher aber nicht sequenziert H. pylori
Genome, haben wir wieder eine Verhältnisanalyse BLAST-Score, wie in den Methoden (Abbildung 2) beschrieben. Stamm 98-10 enthielten 22 neue Stamm-spezifische Gene und Stamm B128 enthalten 51 (Zusätzliche Dateien 2 und 3). Darüber hinaus identifizierten wir 16 Gene, die sowohl in der Stamm vorhanden waren 98-10 und B128, aber nicht in einem der zuvor sequenzierten Stämme (Weitere Datei 4). Mehrere der Stamm-spezifischen ORFs in der H. pylori-Stämme
98-10 und B128 waren < 100 Nukleotide lang, und es ist ungewiss, ob diese sehr kurze ORFs in Proteine ​​tatsächlich übersetzt. Eine Analyse der einzigartigen Stamm spezifischen Genen in den drei sequenzierten zuvor H. pylori
Genomen (26695, J99 und HPAG1) zeigte eine ähnliche Anzahl von einzigartigen stammspezifischen Genen (Tabelle 1), die in früheren Studien beschrieben wurden [ ,,,0],29-31].
Um mögliche Funktionen der Stamm-spezifische Gene allein wurden in Stamm 98-10 oder B128 (oder beides 98-10 und B128), die abgeleiteten Proteinsequenzen als Abfragen für BLAST Suche eines gefunden identifizieren NCBI-Datenbank von nicht-redundanten Proteinsequenzen (Tabelle 4 und zusätzliche Dateien 2, 3, 4). Die meisten der stammspezifischen Proteine ​​ausschließlich in Stamm 98-10 oder B128 gefunden wurden eng auf keine bekannten Proteine ​​oder verwandte wurden an Proteine ​​in der Datenbank bezogen, für die die Funktionen sind nicht bekannt. Mehrere der stammspezifischen Gene wurden bestimmt in Stämmen von H. pylori
für die die Genomsequenzen wurden nicht ausschließlich in Stamm 98-10 oder B128 gefunden vorher erkannt. Wie oben beschrieben, Insertionssequenzen und Transposase kodierenden Gene (IS607 und ISHp608) wurden identifiziert. Zwei dehnungs spezifische Gene in H. pylori
Stamm B128 (HPB128_11g15 und HPB128_11g23) kodierten Proteine ​​im Zusammenhang mit IV-Sekretionssystem Komponenten (VirB9 und VirD4, jeweils) zu geben. Die Gene in diesem Cluster (Spanning HPB128_11g15 zu HPB128_11g23) wurden in den ursprünglichen genomischen Analysen von Stämmen J99, 26695 oder HPAG1 nicht erkannt [29-31], jedoch wurden anschließend in Stamm J99 und mehrere andere H. pylori-Stämme nachgewiesen
[43] .Tabelle 4 Stamm-spezifischen H. pylori
Gene ausschließlich in Stamm 98-10 oder B128

Anzahl der Gene in die angegebene Stamm (s) ein

98-10
B128
98-10 und B128
Gesamtzahl der Stamm
-spezifische Genesa
22
51
16
Funktionsklasse
Transposase
2
3
6 Typ IV Sekretion Gen ClusterB
0
7
0
Hypothetische
17
37
9
Keine Datenbank Spiel
8 8 2
Closest Spiel fehlt bekannte Funktion
9
29
7
Andere
3
4 1

• Magen-Pull-up für ausgebrannte Speiseröhre, eine Erfahrung von 44 cases
• Vielfalt in der Bakterium-Wirt-Interaktionen innerhalb der Spezies Helicobacter heilmannii sensu stricto