本文選題：肺炎克雷伯菌 + 醫(yī)院獲得性��； 參考：《中國科學(xué)院北京基因組研究所》2016年博士論文

【摘要】：肺炎克雷伯菌是醫(yī)院內(nèi)三大條件致病菌之一,屬于革蘭氏陰性菌。肺炎克雷伯菌因其自身超強(qiáng)的基因組可塑性及攜帶的多重耐藥質(zhì)粒,常造成多種抗生素失效,導(dǎo)致多重耐藥、泛耐藥的發(fā)生,引起非常嚴(yán)重的感染和呼吸道疾病,嚴(yán)重者會危及生命。由于具有廣泛的傳播性和致病性的特點(diǎn),肺炎克雷伯菌也被稱為“超級細(xì)菌”。除長期存在于院內(nèi)的肺炎克雷伯菌,近年來一些非院內(nèi)的肺炎克雷伯菌即社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌不斷出現(xiàn),也會引起人體呼吸道疾病,同樣值得關(guān)注。本課題綜合利用第一代、第二代以及第三代測序技術(shù),針對醫(yī)院獲得性以及社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。我們從7個地區(qū)收集了338株醫(yī)院獲得性肺炎克雷伯菌,利用第一代測序技術(shù)對每一株進(jìn)行MLST (Multilocus Sequence Typing)序列測定及相應(yīng)的最小抑菌濃度MIC (Minimum Inhibitory Concentration)檢測,利用軟件將338株MLST中的SNPs (Single Nucleotide Polymorphism)與MIC值進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,共找到兩個基因中各自含有一個SNP位點(diǎn)與14種抗生素的耐藥程度相關(guān),另外兩個基因中各自含有一個SNP位點(diǎn)與13種抗生素的耐藥程度相關(guān)。我們利用第二代測序技術(shù)(Next Generation Sequencing)系統(tǒng)比較了醫(yī)院獲得性以及社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌在基因類型以及拷貝數(shù)上的不同,發(fā)現(xiàn)了一些醫(yī)院獲得性和社區(qū)獲得性各自特異的基因,并針對外排泵進(jìn)行了較深入的分析。利用核心基因集對醫(yī)院獲得性以及社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,發(fā)現(xiàn)它們在進(jìn)化樹中呈“混合”分布,說明醫(yī)院獲得性以及社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌是在不同環(huán)境壓力下生存的同一物種。同時,我們利用泛基因組學(xué)的方法分別構(gòu)建了醫(yī)院獲得性和社區(qū)獲得性的核心基因集和非必需基因集,通過比較發(fā)現(xiàn)社區(qū)獲得性核心基因集比醫(yī)院獲得性在基因家族數(shù)量上多(社區(qū)獲得性為2198,醫(yī)院獲得性為1752),這可能是由于環(huán)境不同導(dǎo)致的基因集增加或減少。在非必需基因集中,醫(yī)院獲得性和社區(qū)獲得性也有各自獨(dú)特的基因集,醫(yī)院獲得性主要與代謝相關(guān),例如半乳糖轉(zhuǎn)移酶、水解酶、以及DNA引物酶等,而社區(qū)獲得性則主要與環(huán)境適應(yīng)相關(guān),如整合酶、外膜蛋白、以及葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶等。我們利用SMRT測序(Single Molecule Real Time Sequencing)對從上述NGS測序(Next Genome Sequencing)的株菌中挑選出兩株醫(yī)院獲得性肺炎克雷伯菌進(jìn)行三代精細(xì)圖構(gòu)建。經(jīng)過基因組裝、注釋后分別得到一株耐藥肺炎克雷伯菌H11的質(zhì)�；蚪M和肺炎克雷伯菌H39菌株基因組精細(xì)圖。序列分析結(jié)果表明,肺炎克雷伯菌H11質(zhì)粒除攜帶多種耐藥基因,如blaTEM-1,blaSHV-12, sull, qacE delta 1, ere A, arr2, aac3等外,還具有3個耐重金屬(碲、鉛以及汞元素)的基因簇和兩種獨(dú)立的毒素抗毒素系統(tǒng)HipBA和RelBE。H39菌株則表現(xiàn)出更為獨(dú)特的特征,雖然其分離自醫(yī)院病人體內(nèi),但卻與植物性肺炎克雷伯菌(即寄生于植物體內(nèi)的肺炎克雷伯菌)342進(jìn)化地位很相近；在單基因ParC系統(tǒng)發(fā)育樹中,H39也被聚類到通常與環(huán)境相關(guān)的肺炎克雷伯菌Ⅲ類中。全基因組序列分析表明,H39共包含46個基因組島及48個耐藥基因。通過比較基因組學(xué)發(fā)現(xiàn),H39具有完整的植物性肺炎克雷伯菌特有的固氮基因簇,說明‘H39很有可能是一株既可以感染動物同時也可以感染植物的特殊的肺炎克雷伯菌。
[Abstract]:Klebsiella pneumoniae, one of the three major pathogenic bacteria in the hospital, belongs to the Gram-negative bacteria. Klebsiella pneumoniae, because of its super strong genome plasticity and carrying multidrug resistant plasmids, often causes a variety of antibiotics failure, resulting in multiple drug resistance, widespread drug resistance, causing very serious infection and respiratory diseases. Life - threatening. Klebsiella pneumoniae is also known as "superbacteria" because of its widespread transmission and pathogenicity. In addition to chronic Klebsiella pneumoniae, a number of non hospital Klebsiella pneumoniae, community-acquired Klebsiella pneumoniae, can also cause respiratory disease in recent years. The first generation, second generation, and third generation sequencing technologies were used to systematically study the hospital acquired and community-acquired Klebsiella pneumoniae. We collected 338 Klebsiella pneumoniae from 7 regions and used the first generation sequencing technology to carry out MLST (Multilocus Seq) for each strain. Uence Typing) sequence determination and the corresponding minimum inhibitory concentration MIC (Minimum Inhibitory Concentration) detection, using software to associate SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) in 338 strains of MLST with MIC values. A total of two genes were found to contain one locus and 14 antibiotics, the other two were related to the degree of resistance. Each gene contained one SNP locus in relation to the degree of resistance to 13 antibiotics. We compared hospital acquired and community-acquired Klebsiella pneumoniae in gene types and copies using the second generation sequencing technology (Next Generation Sequencing) system, and found some hospital acquired and community acquisition. An in-depth analysis of the specific genes and the external drainage pump was carried out. Using the core gene set to construct the phylogenetic tree of hospital acquired and community-acquired Klebsiella pneumoniae, it was found that they were "mixed" distribution in the evolutionary tree, indicating that the hospital acquired and community-acquired Klebsiella pneumoniae were under different environmental pressures. At the same time, we constructed the core gene set and non essential gene set of hospital acquired and community acquired by means of Pan genomics. Through comparison, we found that the core gene set of community acquired genes is more than the hospital acquired in the number of gene families (community acquired 2198 and hospital acquired 1752). This may be due to the increase or decrease of the gene set caused by different environment. In the non essential gene concentration, the hospital acquired and community acquired also have their own unique gene sets. The hospital acquired is mainly related to metabolism, such as galactose transferase, hydrolase, and DNA primers, while community acquisition is mainly related to environmental adaptation, such as Integrase, epicoprotein, and glucosaminotransferase. We used SMRT sequencing (Single Molecule Real Time Sequencing) to select two strains of Klebsiella pneumoniae from the above NGS sequencing (Next Genome Sequencing) strains for three generation of Klebsiella pneumoniae. After gene assembly, a drug resistance was obtained. The plasmid genome of Klebsiella pneumoniae H11 and the fine genome of Klebsiella pneumoniae strain H39 showed that Klebsiella pneumoniae H11 plasmid has 3 gene clusters, except for many resistant genes, such as blaTEM-1, blaSHV-12, sull, qacE delta 1, ere A, arr2, AAC3, etc. The two independent toxin antitoxin systems HipBA and RelBE.H39 showed more unique characteristics. Although they were isolated from hospital patients, they were closely related to the phylogenetic status of Klebsiella pneumoniae (that is, kleo Lei Bojun parasitic in plants); in the single gene ParC phylogeny tree, H39 was also clustered to the normal. The whole genome sequence analysis showed that H39 contains 46 genome islands and 48 resistant genes. Through comparative genomics, H39 has a complete nitrogen fixing gene cluster of Klebsiella pneumoniae, indicating that 'H39 can be an animal that can infect animals at the same time as well. A special Klebsiella pneumoniae that infects plants.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院北京基因組研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R378;Q78

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本文編號：2057653