Sammenligning av fylogenetikk, fylogenomikk og funksjonell genomikk hos 19 Porphyromonas gingivalis-stammer

Porphyromonas gingivalis er en av de viktigste patogener ved kronisk periodontitt. Denne anaerobe bakterien er også satt i sammenheng med systemiske sykdommer som for eksempel kardiovaskulære sykdommer, revmatoid artritt og Alzheimer’s sykdom. P. gingivalis-stammer kan ha forskjellig patogenisitet, herunder evnen til å invadere vev. Den mangelfulle evnen til vevsinvasjon hos enkelte stammer er tilskrevet manglende gener. Genomsekvensene til i alt 19 P. gingivalis-stammer er nå tilgjengelige. Hensikten med vår studie var å sammenlikne disse genomene på nukleotid- og proteinsekvensnivå for bedre å forstå stammenes fylogenetiske og funksjonelle relasjoner.

Fire kopier av 16S rRNA genet ble identifisert i hvert av 8 komplett sekvenserte genomer og 1 kopi hos 11 ufullstendig sekvenserte genomer. Fylogenomisk sammenligning basert på felles proteiner og helgenom nukleotidsekvenser viste at det blant stammene var 2 nærstående grupper: ATCC 33277T, 381, HG66, og W83, W50 og A7436. Minst 1037 kjerne-/felles-proteiner ble identifisert i de 19 stammene.

Komparativ funksjonell genomikk basert på “genome-wide” sammenligning mellom NCBI og RAST annoteringer (hefter biologisk informasjon til gensekvenser) og andre teknikker indikerte funksjoner som var unike eller manglet i enkelte P. gingivalis-stammer. Enkelte funksjoner var artsspesifikke når de ble sammenlignet med de hos den nærstående arten, Porphyromonas asscacharolytica (Fig. 1A og 1B), som er typeart for slekten Porphyromonas.

P. gingivalis ble også sammenlignet med 5 andre nærstående arter, herunder medlemmer av det røde kompleks (Tannerella forsythia og Treponema denticola), samt Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Bacteroides fragilis og B. uniformis.

 

Figur A
Figur A
Figur B
Figur B

 

Fig 1. A og B. viser genomisk DNA-likhet hos 19 P. gingivalis-genomer sammenlignet ved oligonukleotidfrekvens. Fig. 1A ble etablert ved først å beregne gjennomsnittlig antall genomer for alle 20 mer-fragmenter påvist i hvert 500-nukleotidvindu gjennom hele genomet. Hvert vindu ble farget basert på genfrekvens (minimum 1i gul og maksimum 20 i sort farge).

Fig.1 B er lik Fig. 1A bortsett fra at de ikke-kodende regioner ble maskert med lyse-blått for å fremheve oligonukleotidfrekvenser for de områder som svarer til øvre («forward strand») og nedre («reverse strand») proteinkodende gensekvenser. P. asaccharolytica DSM 20707 ble benyttet som «outlier».

 

Resultatene kan leses i artikkelen In silico Comparison of 19 Porphyromonas gingivalis Strains in Genomics, Phylogenetics, Phylogenomics and Functional Genomics. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2017

Forfattere: Tsute Chen, Huma Siddiqui og Ingar Olsen.

Av Ingar Olsen
Publisert 22. feb. 2017 10:03 - Sist endret 20. apr. 2020 10:38