变形链球菌耐氟菌株全基因组测序

【摘要】目的：龋病是一种以细菌为主的多因素作用下发生在牙体硬组织中的慢性进行性破坏性疾病，是口腔中两大常见疾病之一，病理表现为无机物的脱矿和有机物的分解。龋病是一种多因素性疾病，其中细菌是龋病的主要病原菌，仅有变形链球菌的存在和人类龋病是一致相关联的。另外，研究报道龋病是大多数人在一生中相关的最昂贵的感染。近些年氟化物已广泛应用于临床防龋，但长期使用大量氟化物防龋可能会导致耐氟菌株的出现，并且有学者在体外已成功诱导出变形链球菌耐氟菌株。有研究证实变形链球菌耐氟菌株比亲代菌株有更强的致龋能力。学者仅限于对耐氟菌株耐酸相关基因ffh、dgk、dltC、ccpA等进行了基因突变检测。但对于耐氟菌株其他毒力因子突变的情况，目前还不清楚，尚需进一步研究。目前对于变形链球菌UA159全基因组测序已经完成，并获得登录号AE014133。从分子水平上对变形链球菌耐氟菌株全基因组进行测序，确定基因突变位点及编码蛋白质突变意义，既可以为氟化物的应用防龋打下基础，又能够更进一步了解耐氟致龋机制。为今后龋病预防药物的研发以及筛选抗龋药物提供一定的理论及实验基础。方法：1.变形链球菌耐氟菌株UA159-FR的筛选与鉴定。2.变形链球菌耐氟菌株全基因组的提取。3.利用IlluminaHiseq2000和PACBIORS测序技术完成该菌株的基因组完成图测序，分别构建了IlluminaHiseq2000PE文库（300~500bp）、MP文库（3kb）和PacBio文库（8~10kb），对获得的测序数据进行质控后利用生物信息学分析手段完成该菌株的全基因组测序及基因组完成图绘制。4.将变形链球菌耐氟菌株UA159-FR与参考菌UA159比对后进行生物信息学分析。结果：1.鉴定了实验中培养的细菌确为变形链球菌耐氟菌株UA159-FR。2.完成了变形链球菌耐氟菌株全基因组测序，并根据生物学信息完成了该细菌全基因组完成图绘制。3.从基因组水平上对参照细菌、测序细菌在内的5株细菌构建了系统进化发育树。4．将S.mutansUA159-FR中的1878个基因与S.mutansUA159通过blastn比对，发现有20个基因发生突变，其中orf00385、orf00876、orf01053、orf1135、orf01258属于同义突变；其中orf00091、orf00875、orf00929、orf00986、orf01042、orf01092、orf01190、orf01600属于错义突变；其中orf01786属于移码突变；orf00032、orf00544、orf00585、orf01127、orf01130、orf01759属于终止密码突变。与变形链球菌粘附有关的基因（2种）：orf00875（glucosyltransferase-I）葡萄糖基转移酶I、orf00876（glucosyltransferase-Si）葡萄糖基转移酶Si；与变形链球菌产酸有关的基因有2种）orf00585（citratesynthase）柠檬酸合成酶；orf01092（enolase）烯醇酶。5.5个基因间隔区发生了碱基替换和插入。6.变形链球菌耐氟菌株基因组已经提交Genbank，并获得基因组登陆号：CP007016.结论：成功完成了变形链球菌耐氟菌株UA159-FR全基因组测序，并确定了基因及基因间区突变位点，确定了基因突变意义，为进一步研究蛋白质结构与功能的突变提供一定的理论基础。同时推测变形链球菌耐氟菌株致龋性增强可能与耐酸相关操纵子和基因组水平上的甲基化有一定关系。这为今后龋病预防药物的研发以及筛选抗龋药物提供一定的理论及实验基础。
【作者】卢春英；
【导师】张志民；
【作者基本信息】吉林大学，口腔临床医学，2014，硕士
【关键词】龋病；全基因组测序；变形链球菌耐氟菌株；基因突变；

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