Genomin kartoitus helikobakteeri eristää potilaalta, jolla mahasyövän China

genomin kartoitus helikobakteeri
eristää potilaalta, jolla mahasyöpä Kiinassa
tiivistelmä
tausta
Helicobacter pylori
on tunnettu suhde todettiin useita vakavia mahalaukun sairauksia. Mekanismit synnyssä laukaisee helikobakteeri
ovat vähemmän tunnettuja. Tässä tutkimuksessa olemme raportoivat genomin ja genomista luonnehdintoja helikobakteeri
kanta HLJ039 joka eristettiin potilaalta, jolla mahasyövän Kiinan maakunnassa Heilongjiangin, jossa on korkea esiintyvyys mahasyövän. Tutkimaan mahdollisia genomista ominaisuuksia, jotka voivat olla mukana patogeneesiin karsinooma, genomin verrattiin kolmea aiemmin sekvensoitu genomin tällä alueella.
Tulos
Saimme 42 contig, joiden kokonaispituus on 1611192 bp ja ennustetun 1687 koodittavat sekvenssit . Verrattuna eristettyjen kantojen gastriitti ja haavaumat tällä alalla, 10 eri alueiden tunnistettiin olevan ainutlaatuinen HLJ039; ne pääasiassa koodattu tyypin II rajoitus-muutos entsyymin, tyypin II m6A metylaasi, DNA-sytosiini metyylitransferaasi DNA metylaasi, ja hypoteettinen proteiineja. Ainutlaatuinen 547-emäsparin fragmentti jakaa 93% identiteetti hypoteettisen proteiinin Helicobacter cinaedi
ATCC BAA-847 ei toimi muiden edellisessä helikobakteeri
kantoja. Fylogeneettistä analyysi perustuu ytimen genomin yhden emäksen monimuotoisuus osoittaa, että HLJ039 määritellään hspEAsia alaryhmään, joka kuuluu hpEastAsia ryhmään.
Päätelmä
DNA metylaatioita, muunnelmia genomialueiden mukana rajoittamiseen ja muuttaminen järjestelmät ovat " kuuma "alueita, jotka voivat liittyä mekanismi H. pylori
indusoimaan mahasyöpä. Genomisekvenssin saadaan hyödyllistä tietoa syvä kaivos mahdollisten mekanismien liittyvien Aasian mahasyövässä.
Avainsanat
Helicobacter pylori
Mahasyöpää Seuraavan sukupolven sekvensointi Perimän varustelu Background
Helicobacter pylori
, gram-negatiivinen bakteeri, joka kolonisoi ihmisen mahalaukussa, on laajalti tunnustettu patogeenisten bakteerien liittyy patogeneesiin gastriitti, haavaumat, ja karsinooma [1-3]. Korkea geneettinen vaihtelu helikobakteeri
ajaa sen dramaattinen kykyä sopeutua mahalaukun kapealla [4-9]. Vaikka monet tutkimukset ovat tehty, sen mekanismeja vielä hyvin selvitetty.
Nopean kehityksen seuraavan sukupolven sekvensointi teknologia ja vähentää kustannuksia, on tullut mahdolliseksi suorittaa laajamittaista Genomikartoituksen hakumenettelyjä runsaasti tietoa eliöyhteisön rakenteen ja sairauksien merkkiaineita. Viime vuosina yhä enemmän helikobakteeri
kantoja eri maantieteellisillä alueilla, etnisten ryhmien, ja sairaudet on sekvensoitu [10-12], ja vähintään 50 genomin sekvenssit ovat tällä hetkellä saatavilla julkisista tietokannoista.
aikaisemmassa tutkimuksessa, julkaisimme genomin sekvenssejä kolmen kannan toipunut potilailla, joilla on haavaumia ja atrofinen gastriitti Heilongjiangin maakunnassa [13]. On tunnettua, että H. pylori
eristettyjen kantojen eri maantieteellisillä alueilla on dramaattinen genomista moninaisuus [14]. Siten on genomitasolla, vertaileva analyysi kesken kantojen eri kliiniset oireet olisi aluksi poistaa tällaisia ​​häiriöitä. Vertaileva genominen Sekvensointianalyysin eristettyjen kantojen yhden potilaat voivat olla luotettava tapa poistaa tällaiset häiriöt [15-17]. Kuitenkin se on yleensä vaikea seurata potilaan ja saada eristettyjen kantojen eri arvaamattomia ilmenemismuotoja.
Tässä tutkimuksessa raportoimme luonnos genomin Kannan HLJ039 joka eristettiin potilaalta, jolla mahasyöpä Heilongjiangin maakunnassa. Integroinnin jälkeen kolmen muun genomien samalta alueelta, alustava vertaileva genominen analyysi suoritettiin tutkimaan geneettisiin ominaisuuksiin mahasyövän isolaattien.
Menetelmät
Strain valinta
HLJ039 eristettiin 84-vuotias mies huonosti eriytetty mahalaukun runko syöpä. Vaikka jotkut muut mahakarsinoo- liittyvien helikobakteeri
eristettyjen kantojen eri alueilla, etnisten ryhmien ja väestön maailmassa ovat läsnä julkisissa tietokannoissa, emme valita näitä kantoja meidän vertaileva analyysi. Kompleksi kanta tausta tekee erittäin vaikeaa tunnistaa luotettavasti genomista ominaisuuksia, jotka voidaan osaltaan tietyn sairauden kuten mahasyövän. Sinänsä analysoida tiettyyn maantieteelliseen alueeseen, etnisen tai väestö voi olla järkevämpää tapa löytää mahdollisia vihjeitä, jotka liittyvät tiettyihin sairauksiin. Siksi tässä tutkimuksessa valitsimme vain kolme eristettyjen kantojen Heilongjiangin maakunnassa vertaileva analyysi. Nämä kannat ovat erittäin edustavia koska Heilongjiangin maakunnassa on korkea esiintyvyys mahasairauksia Kiinassa, erityisesti mahasyövän. Lisäksi Kiinan Heilongjiangin maakunnassa on lähellä Koreassa ja Japanissa. Nämä Aasian maissa tiettävästi korkein esiintyvyys mahasyövän maailmanlaajuisesti [18, 19].
Eettisen hyväksynnän
tutkimus hyväksyttiin kokouksessa eettisen komitean kansallisten instituutin tarttuvien tautien torjuntaan ja ehkäisyyn, Kiina CDC, mukaan Kiinan etiikan lakeja ja määräyksiä. NO: ICDC-2013001.
Genome sekvensointi ja merkintä
kanta eristettiin mahan limakalvoa ja viljeltiin Columbia agaralustalla, johon oli lisätty 5% lampaan verta. DNA uutettiin, kuten aiemmin on kuvattu [20]. Kullekin kannalle, koko genomin sekvensointi suoritettiin käyttäen Illumina Hiseq 2000 tuottamalla pariksi loppuun kirjastoja (500 bp ja 2 kb) seuraten valmistajan ohjeita. Luetut pituudet olivat 90 bp ja 50 bp kustakin kirjasto, josta yli 100 Mb korkealaatuista data luotiin. Pariksi lopussa lukee kaksi kirjastot olivat de novo kootaan tukirunkoja käyttäen SOAPdenovo (http: //saippua. Genomiikka. Org. Cn). Gene ennustaminen suoritettiin käyttäen Glimmer. TRNA geenit etsitään tRNAScan-SE2, kun taas rRNA geenit etsitään RNAmmer3. Proteiini BLAST4 ajettiin käyttäen käännetty koodaavat sekvenssit kuin kyselyn vastaan ​​referenssisekvenssissä (H. pylori
kanta 51).
Genomi edelleen selityksin ja toiminnallisesti luokiteltuna Rapid Lisäykset käyttämällä Subsystem Technology (RAST). Alijärjestelmää on joukko toiminnallisia rooleja, että annotator on päättänyt liittyvät. Osajärjestelmien usein edustavat kokoelman toiminnallisten roolien joka säveltää metaboliareitti, monimutkainen, tai proteiini luokka [21].
Ensimmäinen vertaileva genomi- ja fylogeneettinen analyysi
tunnistaa mahdollisia alueita, jotka voivat olla mukana patogeneesiin mahasyövän, MAUVE käytettiin vertaamaan HLJ039 kolme uutta isolaattia talteen saman alueen [22]. Kuten aiemmin on kuvattu, HLJ271 otettiin talteen potilaalta, jolla on mahahaava. HLJ193 ja HLJ256 otettiin talteen potilaalla on atrofinen gastriitti. Eri alueilla (DRS) on HLJ039 leimattiin pitkin kromosomi sijainti. DR: viittaavat koodaussekvenssin (CDS) lisäys ja poisto vuonna HLJ039 verrattuna muihin kolmeen genomien.
Haluat määrittää fylogeneettiseen luonnehdinta HLJ039 käyttäen julkisesti saatavilla Helikobakteeri
genomin sekvenssejä, 53 koko genomin sekvenssit poimittiin GenBank for fylogeneettisen puun rakentamiseen (Additional tiedosto 1). P12 käytettiin referenssinä genomin. Vertailut tehtiin käyttämällä nucmer ohjelman MUMMER3 toteutetaan Panseq [23]. Genomit olivat hajallaan 500 emäsparin segmenttejä, jotka täytyi olla läsnä kaikissa 54 genomien sisällytetään ytimeen genomissa. Vaakasuunnassa siirretyistä geeneistä on yleensä suuri geneettinen monimuotoisuus eri kantojen, esimerkiksi, plastisuus alueet, jotka koodaavat tyypin IV eritystä järjestelmiä, R-M järjestelmät, tai siirrettävissä genomista saaria. Periaatteen mukaisesti useiden kohdistuksen käyttämällä Panseq, nämä mahdolliset vaakasuora geenit poistetaan ydin geeneistä. Yhden emäksen monimuotoisuus (SNP) ytimessä genomien määritetään ja käytetään tuottamaan Phylip-muotoisen tiedoston. Ketjutettuja SNP pituus 29259-bp käytettiin rakentaa fylogeneettisen puun käyttämällä naapuri-liittymällä menetelmä MEGA5. Bootstrap menetelmää käytettiin arvioimaan vakautta fylogeneettiseen suhteita.
Perimän tiedot deposition
koko genomin shotgun projekti on talletettu DDBJ /EMBL /GenBank hakunumerolla JAAA00000000, kun versio JAAA01000000 kuvataan tässä asiakirjassa.
Laadunvarmistus
genominen DNA eristettiin puhtaasta viljellyistä helikobakteeri
rasitusta ja vahvisti käyttäen tavanomaisia ​​biokemiallisia testejä (positiivinen ureaasi, katalaasi, ja oksidaasi). RAST palvelinta käytettiin arvioida mahdollisia heterogeeninen tartuntoja.
Alustavat tulokset
Me lopulta saatiin 42 jatkumot joiden kokonaispituus on 1611192 bp ja ennusti 1687 CDS sisällä luonnos genomissa kannan HLJ039. Lisätietoja sisältyy sekvensointi raportit HLJ039 (Additional tiedosto 2). G + C-pitoisuus oli 38.72%. Osajärjestelmän jakelu sekä yleistä tietoa mahdollisista toiminnallinen jakauma HLJ039 on esitetty kuvassa 1. Verrattuna kolmella HLJ genomeja, HLJ039 on 10 eri alueita (DRS). Yksityiskohtaiset tiedot näistä fragmenteista on esitetty taulukossa 1. sijainnit Näiden DR: merkitään koko genomin (kuva 2). Noin puolet näistä koodaamia hypoteettisia proteiineja. Useimmat DR joita koodaa proteiineja, jotka liittyvät DNA-metylaasia ja rajoituksen muuttaminen entsyymi. Erityisesti ainutlaatuinen 547-emäsparin fragmentti (DR9) jakaa 93% identiteetti hypoteettisen proteiinin Helicobacter cinaedi
ATCC BAA-847 todettiin, että eivät koskaan ole olleet missään muussa helikobakteeri
kantoja aikaisemmin, mikä osoitti mahdollisen horisontaalisen geenien kuljetus helikobakteeri
ja H. cinaedi
. DR9, sijaitsee tukirakenteen 5, lisätään osaksi 1371-bp: n geeni, joka koodaa tyypin III restriktioendonukleaasin, joka vastaa adeniini-spesifisen DNA-metylaasia muutoksia. Kuvio 1 Subsystem jakelu tilastoja Helicobacter pylori-kanta HLJ039 tuottama nopea huomautus käyttäen osajärjestelmän tekniikkaa palvelimelle.
Taulukko 1 Perustietoa eri alueiden (DRS) vuonna HLJ039
DR

Start

End
Gene kuvaus
DR1
145736
180926
25 hypoteettisia proteiineja, VirB4, DNA topoisomeraasi I, para, Mobile elementti proteiini, ensimmäinen ORF transposonin ISC1904
DR2
618752
619703
fukosyylitransferaasi-
DR3
740131
740654
Hypoteettinen proteiinin
DR4
1200420
1202309
Hypoteettinen proteiini
DNA-sytosiini metyylitransferaasi
DR5
1254233
1256053
Hypoteettisia proteiini
DR6
1335551
1337398
tyypin II m6A metylaasilla (hinFIM) B hypAIVR
DR7
1393932
1394805
Hypothetical proteiini
DR8
1443251
1445196
tyypin II DNA-muutokseen entsyymin
hypoteettisen proteiinin
DR9
1484058
1484604
hypoteettinen proteiinin jakaminen 93% identiteetti fragmentti Helicobacter cinaedi
ATCC BAA-847
DR10
1538060
1539662
Tyyppi IIG rajoitus ja muutos entsyymin
Kuvio 2 Genome linjaus mahakarsinooman eristää HLJ039 ei-syöpä isolaatteja.
Kaikki edellä esitetyt havainnot korostavat tärkeää roolia DNA rajoituksen muutos järjestelmien helikobakteeri
genomista rekombinaatiota. Kaikkiaan 29259 ytimen SNP todettiin joukossa 54 analysoitu genomin sekvenssejä. Perustuu ydin genomin SNP analyysiä 54H. pylori
kannat jaetaan eri puolilla maailmaa alueilla, fylogeneettistä puu muodostettiin näyttämään HLJ039 alatyyppi. Kaikki kannat luokiteltiin eri ryhmiin määritelty aiemmissa tutkimuksissa mukaan multilocus järjestyksessä kirjoittamalla [24, 25]. Kuvio 3 osoittaa, että HLJ039 määriteltiin kuuluvan hspEAsia alaryhmään, joka kuului hpEastAsia ryhmään. Kuva 3 Fylogeneettinen analyysi 54 Helicobacter pylori kantoja perustuu niiden ydin genomin yhden emäksen monimuotoisuus.
Huomautus: Eri alueilla (DRS) viittaa koodaavan sekvenssin insertion ja deleetion HLJ039 verrattuna muihin kolmeen genomien.
Future suuntiin
ilmaantuvuus mahakarsinooman Itä-Aasian maissa on varsin korkea [18, 19 ]. Tutkia mahdollisuuksia patogeeniset mekanismit, jotka voivat edistää tämän ilmiön enemmän Itä-Aasian helikobakteeri
kantoja on ensin sekvensoitiin. Kannat valittiin sekvensointiin pitää olla edustavia ja poistaa maantieteellisiä eroja. Tulevaisuutemme suuntiin keskittyy suuren mittakaavan genominen sekvensointi eri kliinisistä isolaateista alueilla esiintyy paljon mahasyövän. Tarkemmat analyysit mukana DNA: n metylaatio sekä rajoituksia ja muutoksia järjestelmiin olisi houkuttelevin suuntiin tutkimuksiin helikobakteeri
indusoiman mahasyövässä.
Suostumuksen
kirjallinen suostumus saatiin potilaan julkaisemalla tämän raportin ja mukana kuvia.
saatavuus tukitietojen
Lisätiedot tukevat tässä raportoidut tulokset sisällytetään muita tiedostoja.
julistukset
Kiitokset
työtä tukivat rahasto China Mega-projekti Infectious Disease (2011ZX10004-001) ja avustusta National Technology R &D Program 12. viisivuotissuunnitelman Kiinan (2012BAI06B02).
Elektroninen oheismateriaalia
13099_2014_126_MOESM1_ESM. doc Muita tiedosto 1: Yleistä julkisesti saatavilla genomit. (dOC 60 KB) 13099_2014_126_MOESM2_ESM.doc Muita tiedosto 2: Assembly tietoa HLJ039. (dOC 27 KB) Tekijät "alkuperäiset toimitti asiakirjat kuville
Alla linkkejä kirjoittajien alkuperäiset toimitti asiakirjat kuville. 13099_2014_126_MOESM3_ESM.tiff Kirjoittajien alkuperäinen tiedosto kuvio 1 13099_2014_126_MOESM4_ESM.tiff Kirjoittajien alkuperäinen tiedosto kuvio 2 13099_2014_126_MOESM5_ESM.tiff Kirjoittajien alkuperäinen tiedosto kuvio 3 Kilpailevat edut
Kirjoittajat ilmoittavat, että heillä ei ole kilpailevia intressejä.
Kirjoittajien maksut
YY suoritti bioinformatiikan analyysi ja kirjoitti käsikirjoituksen; MZ ja LH olivat vastuussa bakteerien eristämistä ja tunnistamista; LL, XH ja YZ suorittaa genomisen sekvensoinnin; JZ ja PN suunniteltu tutkimuksen ja antanut taloudellista tukea tälle työlle. Kaikki kirjoittajat luettu ja hyväksytty lopullinen käsikirjoitus.

• Adjuvantti Kemoterapia kanssa mahalaukun adenokarsinoomaa: institutionaalinen kokemus
• Tapaus metastasoituneen leptomeningeal carcinomatosis varhaisesta mahakarsinoo-