Геномика пересмотрела род Serratia

Nature Communications, том 13, номер статьи: 5195 (2022) Цитировать эту статью

6008 Доступов

1 Цитаты

62 Альтметрика

Подробности о метриках

Род Serratia изучается уже более века и включает в себя клинически важных и разнообразных представителей окружающей среды. Несмотря на это, геномной информации по всему роду недостаточно, а надежная филогенетическая основа, основанная на целом геноме, отсутствует. Здесь мы собрали и проанализировали репрезентативный набор из 664 геномов всего рода, включая 215 исторических изолятов, первоначально использованных при определении рода. Филогеномный анализ рода выявляет четко определенную структуру популяции, которая демонстрирует глубокие разделения и соответствует экологической нише, а также поразительное соответствие между историческими данными биохимического фенотипирования и данными современной геномики. Мы подчеркиваем геномное, фенотипическое и плазмидное разнообразие Serratia и приводим доказательства различных моделей потока генов в этом роде. Наша работа обеспечивает основу для понимания возникновения клинических и других линий Serratia.

Род Serratia был первоначально описан в Италии в начале 19 века после наблюдения кроваво-красного пятна, появляющегося на поленте в результате органического роста1. С тех пор стало ясно, что виды Serratia являются вездесущими, свободноживущими, подвижными грамотрицательными протеобактериями, традиционно считающимися представителями Enterobacteriaceae. Род Serratia представляет собой широкий и разнообразный род, состоящий из более чем десяти видов, выделенных методом гибридизации ДНК-ДНК и характеризующихся обширными физиологическими и биохимическими тестами2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Несмотря на то, что Serratia является разнообразным родом, большая часть современных исследований и понимания Serratia сосредоточена на типовом виде Serratia marcescens. S. marcescens служил модельной системой для изучения ключевых свойств бактерий, включая системы секреции белков13 и подвижность14, но он также представляет собой важный оппортунистический человеческий патоген15,16,17, для которого наблюдался резкий рост заболеваемости мультилекарственными препаратами. устойчивость и зарегистрированные случаи проблемных внутрибольничных инфекций18.

Другие представители этого рода включают S. Rubidaea и S. liquefaciens, которые, как сообщается, также вызывают внутрибольничные инфекции, хотя и реже17,19,20,21. Помимо заражения людей-хозяев, представители нескольких видов Serratia представляют собой патогены насекомых или иным образом связаны с насекомыми. Serratia entomophila использовалась в Новой Зеландии в качестве средства биоконтроля для борьбы с пастбищным вредителем Costelytra zealandica12,22,23,24,25, а также было показано, что S. proteamaculans26 и S. marcescens13,27,28,29 возбудители насекомых. Напротив, S. ficaria связан с циклом опыления и откладки яиц между инжиром и инжирными осами соответственно6. Кроме того, подчеркивая повсеместную природу этого рода, виды Serratia можно найти во множестве экологических ниш7,9,29,30,31,32,33,34,35,36, включая частую изоляцию от водной среды17,21.

Учитывая его важность для здоровья человека, возможно, неудивительно, что большая часть доступной геномной информации о Serratia происходит от клинически полученного S. marcescens. Недавно ряд последовательностей S. marcescens также был включен в крупномасштабные метагеномные исследования на недоношенных новорожденных37 или в внутрибольничных условиях38. Однако для них, как и для всех последовательностей из клинически выделенных штаммов, существует критическая нехватка надежной филогенетической основы для рода Serratia, в которую можно было бы поместить последовательности S. marcescens. Историческая коллекция Патрика Гримона, расположенная в Институте Пастера, включает оригинальные штаммы, используемые для биохимического и фенотипического определения подавляющего большинства известных видов Serratia3,4,6,9,10,11,12. Эти штаммы, хранившиеся в холодильнике от 20 до 40 лет, представляли собой уникальный ресурс, дающий возможность сравнить исторические биохимические, фенотипические данные и данные гибридизации ДНК-ДНК с современными данными геномики по всему роду Serratia. В попытке понять множество аспектов и функций различных видов рода Serratia и, что немаловажно, понять контекст, в котором S. marcescens становится все более распространенным как проблемный условно-патогенный патоген, мы стремились собрать и проанализировать сбалансированную набор геномных данных, отражающий весь род Serratia.