在子宫内膜癌中发现的子宫内膜Alloscardovia omnicolens菌株Y28的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of endometrial Alloscardovia omnicolens strain Y28 identified in endometrial cancer

基因组测序显示子宫内膜癌患者分离的Alloscardovia omnicolens Y28菌株含13条contig，总长1,844,906bp，N50达1,026,604bp，其代谢通路与宿主疾病存在潜在关联。

　　

摘要

我们报告了从一名子宫内膜癌患者体内分离出的Alloscardovia omnicolens Y28菌株的1.8 Mb基因组草图。

公告

Alloscardovia omnicolens于2007年首次在欧洲被发现，该菌株从多种人体样本中分离出来，包括泌尿生殖道（1）、血液（2）、口腔以及肺部和主动脉瓣的脓肿（2）。它是一种革兰氏阳性、不产孢、不运动的杆状菌，可以在兼性厌氧条件下生长，单独存在、成对存在或形成链状（2）。在临床样本中，A. omnicolens经常与Bifidobacterium spp.共同分离出来（3）。尽管通常被认为是共生菌（4），但A. omnicolens与尿路感染和菌血症有关（1），这表明它可能具有机会性致病性。

本公告记录了子宫内膜A. omnicolens菌株Y28的基因组草图，明确了其基因组特征和进化关系，有助于进一步了解子宫内膜微生物群。

作为一项关于子宫内膜癌和良性疾病的更大规模多组学研究（5–7）的一部分，这项研究在亚利桑那大学进行。机构审查委员会批准了这项研究（参考编号1708726047），被诊断为子宫内膜癌的参与者也提供了书面知情同意书。使用无菌拭子从子宫分叉处收集了子宫内膜样本。拭子被保存在含有10%甘醇的Amies运输培养基中，随后在37°C下、添加了5%羊血的Tryptic Soy Agar培养基中培养微生物。细菌DNA使用Qiagen DNeasy PowerSoil Pro试剂盒（MO BIO Laboratories，卡尔斯巴德）提取，并在亚利桑那大学PANDA基因组与微生物组研究中心进行测序。配对末端测序采用Illumina的PCR-Free Library Prep方法和NextSeq 1000平台（300个循环），读取长度为2×150 bp。Trimmomatic（v0.39）（8）用于提高读取质量，并通过FastQC（v0.11.9）（9）进行评估。Kraken2（v2.1.3）（10）和Bracken（v2.8）（10）基于k2_pluspf数据库（下载于2023-06-05）（11）进行物种级别的读取分类。Krakentools（v1.2）（10）（extract_kraken_reads.py，--taxid 9606，--include-children）用于区分人类和微生物的读取序列。组装使用Unicycler（v16.0）（12）和SPAdes（13），随后通过Checkm2（v1.0.1，-m 500）（14）和Quast（v5.2.0）（15）进行质量检查。注释使用PGAP（v 6.1）（16）完成。除非另有说明，所有工具均使用默认参数。所有代码可在GitHub上获取（https://github.com/hurwitzlab/vaginal_genome_assembly）。基因组分析使用了细菌和病毒生物信息学资源中心（17, 18）。

A. omnicolens Y28的基因组草图包含13个contig，总长度为1,844,906 bp，N50值为1,026,604 bp，GC含量为46.84%（表1）。基因组注释揭示了1,568个编码序列（CDS），其中包括1,536个具有功能分配的蛋白质和32个假想蛋白质，以及46个tRNA和5个rRNA基因（表1）。

表1

表1A. omnicolens菌株Y28的基因组组装和特征

MtrA; gyrB; gyrA; S10p; Alr; Ddl; MurA; gidB; rpoB; MtrB; S12p; rho; Ddl; Iso-tRNA; foIP; EF-G; EF-Tu; PgsA; foIA, Dfr; rpoC

基因组名称	A. omnicolens Y28
分离信息
分离来源	子宫内膜
健康状况	子宫内膜癌
菌株身份
BV-BRC基因组相似性	A. omnicolens DSM 21503
基因组相似性组装访问号	GCA_002259705.1
K-mer计数	4/1000
K-mer距离	0.23011
与代表性菌株的平均核苷酸同一性（%）	98.80
基因组特征
基因组大小（bp）	1,844,906
Contig数量	13
总原始读取数	1,195,459
Contig N50（bp）	1,026,604
Contig L50	1
GC（%）	46.84
基因组覆盖率	200×
5S rRNA数量	1
16S rRNA数量	2
23S rRNA数量	2
tRNA数量	46
CDS数量	1,568
具有功能分配的CDS数量	1,536
独特蛋白质家族数量	8
独特蛋白质家族ID（PGFAMs-假想)	PGF_05514654; PGF_04425848; PGF_01749992; PGF_05057205; PGF_05115053; PGF_10607971; PGF_01750103; PGF_05158714
独特蛋白质家族ID（PGFAMs-非假想)	0
抗生素抗性基因ID（PATRIC）	20
抗生素抗性基因ID

^a

Alloscardovia的基因组是从一名子宫内膜癌患者的子宫内膜中分离出来的。属和种的鉴定是通过基因组相似性进行的，并通过平均核苷酸同一性进行了验证。表格总结了基因组组装统计数据，包括contig数量、总原始读取数、N50值、基因组大小和GC含量，以及基因组注释结果。报告了关键的基因组特征，包括编码序列（CDS）的数量、rRNA和tRNA基因的数量，以及具有功能分配的基因的比例。与参考菌株A. omnicolens DSM 21503进行了比较分析，同时还提供了平均核苷酸同一性（ANI）和k-mer指标。此外，利用BV-BRC数据库确定了蛋白质家族的数量和独特蛋白质家族，并预测了抗生素抗性基因及其相应的PATRIC基因标识符。

菌株Y28属于Alloscardovia属，与代表性菌株的核苷酸同一性为98.8%（表1），这在系统发育树（图1）中也得到了验证。RASTtk（19）分析显示，Y28与公开可用的Alloscardovia全基因组菌株共享1,048个蛋白质家族，但也具有8个独特的假想蛋白质（表1）。氨基酸代谢占代谢相关基因的35.5%，其中赖氨酸、苏氨酸和半胱氨酸途径（28个基因）的水平较高。这些代谢变化在妇科健康研究中越来越受到关注（20, 21），这些途径的紊乱可能与子宫内膜癌有关（22）。这些途径的存在可能反映了该菌对子宫内膜生态位的适应。

图1

图1 公开可用的A. omnicolens菌株、Y28及相关Bifidobacteriaceae物种的单拷贝同源系统发育树。使用单拷贝同源基因和RaxML构建了系统发育树（n = 415），并通过MUSCLE进行密码子对齐。该树包含34个全基因组，均来自人类宿主。A. omnicolens菌株Y28在此微生物资源公告中进行了讨论，并用红色菱形标出。菌株名称的颜色基于其分离来源。节点处的bootstrap值反映了每个分支点的稳健性。

致谢

本研究主要得到了Mary Kay基金会转化研究基金的资助（授予M.M.H-K）。我们感谢参与基础研究的患者，以及临床团队和研究协调人员在患者招募、样本收集和临床数据收集方面提供的宝贵帮助。同时，我们也感谢Pawel Laniewski博士在细菌培养方面提供的额外支持，包括亚利桑那生物医学研究中心新研究员奖（RFGA2022-010-05）的资助。

亚利桑那大学健康科学战略计划4.1项目也提供了额外资金支持。美国癌症协会的博士后奖学金（PF-24-1316926-01-MM）支持了N.R.J.在子宫内膜微生物组方面的工作。N.R.J.是Guiding U54 Investigator Development to Sustainability（GUIDeS）共享资源的一部分，该资源属于Native American Cancer Prevention合作伙伴关系，由U54CA143924和U54CA143925并行资助，旨在支持早期研究人员。