Полногеномное секвенирование в понимании стратегии

Ежегодный научно-практический семинар компании ООО «Рош Диагностика Рус»
«Секвенирование нового поколения 454: от уникальных исследований к
повседневной практике»
Полногеномное секвенирование в
понимании стратегии адаптации условнопатогенных микроорганизмов, вызывающих
внутрибольничные инфекции
Воронина О.Л., Кунда М.С., Аксенова Е.И., Семенов А.А.,
Лунин В.Г., Гинцбург А.Л.
ФГБУ «НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
16 апреля 2013 г.
метод мультилокусного секвенирования
(Multilocus Sequence Typing, MLST)
Maiden M.C.J. et al., 1998
arcC aroE gtr mutS pyr
1
18
6
2
2
tpi yqiL ST
1
1
69
,
)
Международные базы данных
PubMLST, MLST Home
Staphylococcus epidermidis
Среда обитания
кожа и слизистые оболочки
человека и животных
Pseudomonas aeruginosa
естественная и техногенная
окружающая среда: вода, почва,
воздух, кожа человека и животных
•один из 5 основных
•15-20% всех внутрибольничных
внтрибольничных патогенов.
инфекций.
• Его опасность возрастает в
• Однин из основных возбудителей
связи с ростом применения
внутригоспитальных пневмоний.
Внутрибольничные боматериалов для эндопротезов, • Вызывает треть всех поражений
инфекции
катетеров,
мочеполовой системы у
шунтов.
урологических больных.
•Инфицирует
• 20–25% гнойных хирургических
постоперационные раны и
•20–25% первичных
мочевыводящие пути
грамотрицательных бактериемий.
Staphylococcus epidermidis Pseudomonas aeruginosa
Размер генома,
2,5-2,62
6,26-6,87
%GC
32,1-32,2
65,5-66,6
База данных
MLST Home
Pub MLST
475
1457
14
135
80.2
47.2
9.1
19.1
kb
Количество
генотипов (ST) в
базе данных
количество
групп (BURST-
анализ)
% ST в
наибольшей
группе
% синглетонов
Частота встречаемости генотипов S. epidermidis
в стационарах Москвы и Нижнего Новгорода
266
210
189
264
248
269 2
6
5
265
7
10
16
19
20
22
174
87
23
83
32
81
35
69
54
59
SeMCP216 изолирован от новорожденного c конъюнктивитом
SeMCP12 - из ткани легкого умершего младенца.
ATCC 12228
SeMCP216
SeMCP12
Покрытие
рефересного
генома
90,90%
92,05%
Количество
вариантов
34
50
Количество
общих вариантов
14
Сервер для аннотирования
RAST - Rapid Annotation using Subsystem Technology
S. epidermidis ATCC 12228
-ST8
ST
arcC
aroE
gtr
mutS
pyr
tpi
yqiL
59
2
1
1
1
2
1
1
8
2
1
7
1
1
1
1
- non-biofilm forming, non-infection associated strain
SCCmec
ccrA4, ccrB4
J3
bla
J1
Subsystem Feature
Virulence, Disease and Defense
Adhesion
Adhesins in Staphylococcus
Streptococcus pyogenes recombinatorial zone
Bacteriocins, ribosomally synthesized antibacterial peptides
Bacitracin Stress Response
Colicin V and Bacteriocin Production Cluster
Resistance to antibiotics and toxic compounds
Copper homeostasis
Bile hydrolysis
Cobalt-zinc-cadmium resistance
Multidrug Resistance, 2-protein version Found in Gram-positive bacteria
Mercuric reductase
Mercury resistance operon
Teicoplanin-resistance in Staphylococcus
Aminoglycoside adenylyltransferases
Arsenic resistance
Fosfomycin resistance
Resistance to fluoroquinolones
Beta-lactamase
Invasion and intracellular resistance
Mycobacterium virulence operon involved in protein synthesis (SSU ribosomal
proteins)
Mycobacterium virulence operon involved in DNA transcription
Mycobacterium virulence operon involved in protein synthesis (LSU
ribosomal proteins)
SeMCP12
79
11
10
1
14
8
6
45
6
2
6
4
2
1
3
2
9
1
6
3
9
SeMCP216
88
14
13
1
11
11
0
54
10
2
8
4
2
1
5
1
9
1
6
5
9
4
4
2
2
3
3
Rolling-Circle Replication
Секвенированные штаммы
Pseudomonas aeruginosa ST235
PAT23 09.2006
PAT169 12.2009
Сервер для аннотирования
RAST - Rapid Annotation using Subsystem Technology
ФНЦТИО Минздрава России, Pseudomonas aeruginosa ST235: 2006 -2012 гг.
Интегроны класса I штаммов генотипа 235
A
intI1
aacA7 blaVIM-2
dhfr
aacC-A5
tniC
B
intI1
aac(6’)-33
blaGES-1
aacA4
blaOXA-2
qacH
aadA1
sul1
orf5
qacEdelt
C
intI1
aaDA6
tna
orfD
qacE
delt
ISPa21
D
intI1
blaGES5
A) DQ522233 - 3 107 bp - Шевченко О.В. и соавт. НИИ антимикробной
химиотерапии г. Смоленска;
B) GQ337064 - 6 816 bp - Viedma E. et al., госпиталь Испании;
C) JN790946 - 4 870 bp; D) JN711472 - 1 847 bp - ФНЦТИО им. академика
В.И. Шумакова
P. aeruginosa NCGM2.S1
Miyoshi-Akiyama T. et al
•ST235
•секвенирован на платформе 454
•аннотирован в RAST.
•вызвал вспышку инфекции мочевыводящих путей в
госпитале Miyagi Prefecture в Японии
•МЛУ.
•отсутствие интегрона
Система/подсистема
Resistance to antibiotics and
toxic compounds
Lysozyme inhibitors
Multiple antibiotic resistance
MAR locus
MexC-MexD-OprJ Multidrug
Efflux System
Copper Homeostasis
Cobalt-zink-cadmium
resistance
Resistance to Vancomycin
Multidrug Resistance,
Tripartite Systems Found in
Gram Negative Bacteria
Mercuric reductase
Mercury resistance operon
PAT23
PAT169
NCGM2.S1
124
3
83
4
127
3
1
1
1
2
19
0
15
2
16
34
1
16
1
31
1
12
1
10
7
2
9
18
1
8
Resistance to fluoroquinolones
Arsenic resistance
Copper Homeostasis:copper
tolerance
3
10
0
8
4
6
1
0
2
Система/подсистема
Invasion and intacellular
resistance
Mycobacterium virulence operon
involved in protein synthesis
(SSU ribosomal proteins)
Mycobacterium virulence operon
involved in DNA transcription
Mycobacterium virulence operon
possibly involved in quinolinate
byosynthesis
Mycobacterium virulence
operon involved in protein
synthesis (LSU ribosomal
proteins)
PAT23
PAT169
NCGM2.S1
14
10
0
6
5
0
2
2
0
3
0
0
3
3
0
Система/подсистема
PAT23
PAT169
NCGM2.S1
32
30
5
0
0
0
0
31
9
2
3
3
26
5
4
0
0
0
0
0
Phage packaqinq machinery
Phage tail proteins 2
Phage tail fiber proteins
Phage capsid proteins
7
8
0
7
4
2
0
5
2
0
0
0
IbrA and IbrB: cco-activators of prophage
gene expression
Phage, Prophage, Transposable elements,
Plasmids - no subcategory
0
2
0
1
1
0
Bacteriophage structural proteins
0
0
5
Phage, Prophage, Transposable elements,
Plasmids
Phage family specific subsystems
Transposable elements
CBSS-203122.12.peq.188
Phage, Prophages
Phage tail proteins
Phage replication
Система/подсистема
PAT23
PAT169
NCGM2.S1
Secondary metabolism
4
15
5
Bacterial cytostatics,
differentiation factors and
antibiotic
0
15
5
Phenazyne byosinthesis
0
10
0
Paerucumarin byosinthesis
0
5
5
Plant Hormones
4
0
0
Auxin_biosynthesis
4
0
0