Геномные характеризация Helicobacter Pylori изолировать от пациента с раком желудка в Китае

Геномная характеризации хеликобактерной
изолировать от пациента с раком желудка в Китае
Аннотация
Справочная информация
хеликобактерной
хорошо известна его связь с возникновением ряда тяжелых заболеваний желудка. Механизмы патогенеза, вызванной хеликобактерной
менее известны. В данном исследовании мы сообщаем последовательность генома и геномные характеризации штамма H. Pylori
HLJ039, что был выделен от больного с раком желудка в китайской провинции Хэйлунцзян, где наблюдается высокая заболеваемость раком желудка. Для того, чтобы исследовать потенциальные геномные функции, которые могут быть вовлечены в патогенезе рака, геном был по сравнению с тремя ранее секвенировали геномы в этой области.
Результат
Мы получили 42 конти- с общей длиной 1,611,192 п.н. и предсказывал 1,687 кодирующие последовательности , По сравнению с штаммов, выделенных от гастрита и язвы в этом районе, в 10 различных регионах были определены как уникальные для HLJ039; в основном они кодируются типа II рестрикции-модификации фермента, тип II M6A метилазой, ДНК-цитозин метилтрансферазу, метилазой ДНК и гипотетические белки. Уникальный 547 п.н. фрагмент обмена 93% идентичность с гипотетическим белком Helicobacter cinaedi
ATCC BAA-847 не присутствовал в любых других предыдущих штаммов H. Pylori
. Филогенетический анализ на основе ключевых генома единичных нуклеотидных полиморфизмов показывает, что HLJ039 определяется как hspEAsia подгруппы, которая принадлежит к группе hpEastAsia.
Заключение
метилирования ДНК, вариации геномных областей, участвующих в системах рестрикции и модификации, являются " горячие "регионы, которые могут быть связаны с механизмом антихеликобактерной
индуцированного рака желудка. Последовательность генома предоставит полезную информацию для глубоководной добычи полезных ископаемых потенциальных механизмов, связанных с восточноазиатской рака желудка.
Ключевые слова
хеликобактер пилори
Рак желудка Следующее поколение Секвенирование геномных особенности фона
хеликобактерной
, грамотрицательная бактерия, которая колонизирует в желудке человека, получил широкое признание в качестве патогенных бактерий, связанных с патогенезом гастрита, язвенной болезни и рака [1-3]. Высокая генетическая изменчивость хеликобактерной
гонит свою драматическую способность адаптироваться к желудочному нише [4-9]. Тем не менее, хотя многие исследования были проведены, его механизмы до сих пор не очень хорошо выяснена.
С быстрым развитием технологии следующего поколения секвенирования и снижение затрат, стало возможным выполнять большие процедуры масштаба секвенирование генома, чтобы получить достаточно информации о биологическая структура населения и болезни маркеры. За последние несколько лет, все больше и больше H. Pylori
штаммы из разных географических регионов, этнических групп, а также заболеваний, которые были секвенированы [10-12], и по меньшей мере 50 геномных последовательностей в настоящее время доступны в общедоступных базах данных.
В в предыдущем исследовании, мы опубликовали геномные последовательности трех штаммов, выделенных из больных с язвами и атрофический гастрит в провинции Хэйлунцзян [13]. Хорошо известно, что H. Pylori
штаммы, выделенные из различных географических районов показывают резкое геномного разнообразия [14]. Таким образом, на геномном уровне, сравнительный анализ среди штаммов с различными клиническими проявлениями должны сначала устранить такие помехи. Сравнительный геномный анализ секвенирование штаммов, выделенных из отдельных пациентов может быть надежным способом для устранения таких помех [15-17]. Тем не менее, как правило, трудно следить за пациента и получить штаммы, выделенные из различных непредсказуемых проявлений.
В этом исследовании мы сообщали, проект генома последовательность штамма HLJ039, который был выделен от пациента с раком желудка в провинции Хэйлунцзян. После интеграции с другими тремя геномов из той же области, первоначальный сравнительный геномный анализ проводили, чтобы исследовать генетические особенности рака желудка изолятов.
Методы
Штамм выбор
HLJ039 был выделен из 84-летний человек с плохо дифференцированным раком тела желудка. Хотя некоторые другие карциномы желудка, связанные с H. Pylori
штаммы, выделенные из различных областей, этнических групп и населения в мире присутствуют в общедоступных базах данных, мы не выбирали эти штаммы для нашего сравнительного анализа. Комплекс фон Штамм будет сделать очень трудно определить надежные геномные характеристики, которые могут быть предоставлены для конкретного заболевания, как рак желудка. Таким образом, анализ конкретного географического региона, этнической принадлежности, или население может быть более разумным способом, чтобы найти потенциальные улики, связанные с конкретными заболеваниями. Таким образом, в данном исследовании мы выбрали только три штаммы, выделенные из провинции Хэйлунцзян для сравнительного анализа. Эти штаммы очень представительной, так как провинция Хэйлунцзян имеет высокую частоту заболеваний желудка в Китае, особенно по поводу рака желудка. Кроме того, китайской провинции Хэйлунцзян находится вблизи Кореи и Японии. Эти Восточной Азии в как сообщается, имеют самую высокую заболеваемость раком желудка во всем мире [18, 19].
Утверждение этики
Данное исследование было одобрено на заседании комитета по этике Национального института по борьбе с инфекционными заболеваниями и профилактике, Китай CDC, по китайским вопросам этики законов и правил. NO:. МЦРР-2013001 не
секвенирование генома и аннотирование
Штамм был выделен из слизистой оболочки желудка и культивировали на агаризованной базе Columbia с добавлением 5% овечьей крови. ДНК экстрагировали, как описано ранее [20]. Для каждого штамма, целого генома секвенирования проводили с использованием Illumina Hiseq 2000 путем создания парно-концевых библиотеках (500 п.н. и 2 кб), следуя инструкциям изготовителя. Длина чтения были 90 пар оснований и 50 пар оснований для каждой библиотеки, из которого создавался более 100 Мб данных высокого качества. Парноконцевое читает две библиотеки были заново собраны в каркасах с использованием SOAPdenovo (HTTP:... //Мыло геномика орг сп). предсказание генов проводили с использованием Glimmer. Гены тРНК были найдены по tRNAScan-SE2, в то время как гены рРНК искали с помощью RNAmmer3. Белок BLAST4 проводили с использованием переведенных последовательностей, кодирующих как запрос к эталонной последовательности (H. Pylori
штамма 51).
Генома дополнительно аннотированный и функционально классифицированы по быстрой аннотации с использованием технологии Subsystem (RAST). Подсистема представляет собой набор функциональных ролей, что аннотатор решила связаны между собой. Подсистемы часто представляют собой совокупность функциональных ролей, которые составляют метаболический путь, сложный, или класс белков [21].
Первоначальная сравнительная геномная и филогенетический анализ
Чтобы определить возможные области, которые могут быть вовлечены в патогенезе рака желудка, Сиреневые был использован для сравнения HLJ039 с тремя дополнительными изолятов, выделенных из той же самой области [22]. Как было описано ранее, HLJ271 был извлечен из пациента с язвенной болезни желудка. HLJ193 и HLJ256 были обнаружены у пациентов с атрофическим гастритом. В разных регионах (DRS) из HLJ039 метили вдоль его хромосомного расположения. DRs относятся к кодирующей последовательности (CDS) вставки и удаления в HLJ039 по сравнению с другими тремя геномов.
Определить филогенетическое характеристику HLJ039 с использованием общедоступной H. Pylori
последовательности генома, 53 целые последовательности генома были извлечены из GenBank для филогенетического построения дерева (дополнительный файл 1). Р12 был использован в качестве эталонного генома. Сравнения были сделаны с использованием nucmer программу из MUMMER3, реализованный в Panseq [23]. Геномов раздроблена на 500 п.н. сегментов, которые должны были присутствовать во всех 54 геномы включены в основной геном. Горизонтально перенесенные гены, как правило, имеют высокое генетическое разнообразие среди различных штаммов, например, Пластичность зоны, какой тип кодирования системы секреции IV, системы R-M, или в переводного геномных островов. В соответствии с принципом множественного выравнивания путем использования Panseq, эти потенциальные горизонтальные гены будут удалены из основных генов. Одиночных нуклеотидных полиморфизмов (SNP) в основных геномов определяются и используются для генерации PHYLIP-форматированный файл. Каскадные ОНП в длину 29,259-BP были использованы для построения филогенетического дерева, используя метод объединения соседей в MEGA5. Bootstrap метод был использован для оценки стабильности филогенетических отношений.
Осаждение геномных данных
всего этого проекта генома дробовика был депонирован в DDBJ /EMBL /GenBank под номером доступа JAAA00000000, в то время как версия JAAA01000000 описана в этой статье.
обеспечение качества
геномную ДНК экстрагировали из чистого культивируемых хеликобактерной
штамма и подтверждены с использованием обычных биохимических тестов (положительные для уреазы, каталазы и оксидазы). Сервер РАСТ был использован для оценки потенциальных гетерогенных загрязнений.
Первоначальные результаты
Мы в конечном счете, полученные 42 конти- с общей длиной 1,611,192 б.п. и предсказанные 1,687 CDS в рамках проекта генома штамма HLJ039. Дополнительная информация содержится в секвенируемых отчетов HLJ039 (дополнительный файл 2). Содержание G + C, была 38,72%. Распределение подсистемы и общая информация о потенциальном функциональном распределении HLJ039 показаны на рисунке 1. По сравнению с тремя дополнительными HLJ геномов, HLJ039 имеет 10 различных регионов (DRS). Более подробную информацию об этих фрагментов представлены в таблице 1. Расположение этих DRs помечены во всем геноме (рисунок 2). Примерно половина из этих последовательностей, кодируемых гипотетические белки. Большинство DR последовательностей, кодируемых белков, участвующих в метилазой ДНК и модификации фермента рестрикции. Примечательно, что уникальный 547 п.н. фрагмент (DR9) обмена 93% идентичность с гипотетическим белком Helicobacter cinaedi
ATCC BAA-847 было установлено, что ни разу не присутствовала в каких-либо других штаммов H. Pylori
ранее, что указывало возможный перенос генов между горизонтальным хеликобактерной
и H. cinaedi
. DR9, расположенный в эшафоте 5, вставляет в 1371 п.н. ген, кодирующий тип III рестриктазы, которая отвечает за аденина специфических модификаций ДНК метилазой. Рисунок 1 подсистемой статистика распределения хеликобактерной штамма HLJ039 генерируемого быстрой аннотацией с использованием подсистемы серверной технологии.
Таблица 1 Базовая информация о различных регионах (DRS) в HLJ039
DR

Начало

End

Gene описание

DR1
145736
180926
25 гипотетические белки, VirB4, ДНК топоизомеразы I, Para, Мобильный белок элемент, первый ORF в транспозону ISC1904
DR2
618752
619703
фукозилтрансферазной
DR3
740131
740654
гипотетический белок
DR4
1200420
1202309
гипотетический белок
ДНК-цитозин метилтрансфераза
DR5
1254233
1256053
гипотетический белок
DR6
1335551
1337398
Type II M6A метилазой (hinFIM)
hypAIVR
DR7
1393932
1394805
гипотетический белок <бр> DR8
1443251
1445196
тип ДНК II модификации фермента
гипотетического белка
DR9
1484058
1484604
обмен 93% идентичности с фрагментом Helicobacter cinaedi гипотетический белок
АТСС ВАА-847
DR10
1538060
1539662
ограничение типа IIG и модификации фермента
Рисунок 2. Геном выравнивание рака желудка изолировать HLJ039 с не-карцинома изоляты.
Все приведенные выше выводы подчеркивают важную роль систем модификации рестрикции ДНК в H. Pylori
геномной рекомбинации. В общей сложности 29,259 ядра ОНП были найдены среди 54 анализируемых последовательностей генома. На основе анализа генома ядра SNP в 54ч. Pylori
штаммы распределены в различных регионах по всему миру, филогенетическое дерево был создан, чтобы показать HLJ039 подтип. Все штаммы были разделены на различные группы, определенные ранее проведенных исследований в соответствии с мультилокальному набрав последовательность [24, 25]. Рисунок 3 показывает, что HLJ039 был определен как принадлежащий к подгруппе hspEAsia, которые принадлежали к группе hpEastAsia. Рисунок 3 филогенетического анализа 54 штаммов Helicobacter Pylori на основе их генома ядра одиночных нуклеотидных полиморфизмов.
Примечание: В разных регионах (DRS) относится к кодированию вставки последовательности и удаления в HLJ039 по сравнению с другими тремя геномов
Будущие направления
Заболеваемость желудочной карциномы в странах Восточной Азии довольно высок [18, 19. ]. Для того, чтобы исследовать потенциальные патогенетические механизмы, которые могут способствовать этому явлению, более Восточной Азии антихеликобактерную
штаммы должны сначала быть секвенировали. Штаммы, отобранные для секвенирования должны быть репрезентативными и устранить географические различия. Наши будущие направления будут сосредоточены на крупномасштабных геномного секвенирования различных клинических изолятов из районов с высоким уровнем заболеваемости раком желудка. Более детальный анализ участвующих в метилирование ДНК, а также систем рестрикции и модификации будут наиболее привлекательные направления для исследований антихеликобактерной
индуцированного рака желудка.
Согласие
Письменное информированное согласие было получено от пациента, для публикация этого доклада и любые сопутствующие изображения.
Наличие вспомогательных данных изображения Дополнительные данные, подтверждающие результаты, представленные здесь, включены в дополнительные файлы.
декларациях
Выражение признательности
Эта работа была поддержана фонд для Китая мега-проект для инфекционных заболеваний (2011ZX10004-001) и грант от Национального технологического R &Amp;. D программы в 12-й пятилетки Китая (2012BAI06B02)
Электронный дополнительный материал
13099_2014_126_MOESM1_ESM. документ Дополнительный файл 1: Общая информация для общедоступных геномов (DOC 60 KB) 13099_2014_126_MOESM2_ESM.doc Дополнительный файл 2:.. информация для Ассамблеи HLJ039 (DOC 27 KB) Авторы 'оригинал представлены файлы для изображений изображения Ниже приведены ссылки на оригинал авторов представлены файлы для изображений. 'Исходный файл для Рисунок 1 13099_2014_126_MOESM4_ESM.tiff Авторского 13099_2014_126_MOESM3_ESM.tiff авторов исходного файла для Рисунок 2 13099_2014_126_MOESM5_ESM.tiff Авторского исходного файла для фигурного 3 конкурирующими интересами
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Авторы " вклад
YY проведен анализ биоинформатики и написал рукопись; MZ и ЛГ были ответственны за изоляцию бактерий и идентификации; LL, XH и YZ проводили геномного секвенирования; JZ и PN разработал исследование и оказал финансовую поддержку для этой работы. Все авторы читали и одобрили окончательный вариант рукописи.

• Адъювантной химио-излучения для аденокарциномы желудка: институциональный experience
• Случай метастатическим лептоменингиальной карциноматозом с раннего carcinoma