瑞士一名患者脑脊液中Paenibacillus turicensis DSM 14349T菌的基因组序列草图

本研究测序了从男性患者脑脊液中分离的Paenibacillus turicensis DSM 14349的基因组，揭示其具有4423个蛋白质编码基因，包含代谢能力、抗生素抗性及致病相关基因（如毒素、粘附素等），提示其在营养贫瘠脑脊液环境中生存及致病潜力。

　　

摘要

我们报告了从一名男性患者的脑脊液中分离出的革兰氏阳性细菌Paenibacillus turicensis DSM 14349^{T的基因组草图。该基因组大小为4.8 Mbp，包含4,551个基因，其中4,423个为蛋白质编码序列，这些基因可能有助于该细菌在营养贫乏的环境中生存。}

公告

Paenibacillus turicensis（简称P. turicensis）是一种革兰氏阳性、杆状的细菌，属于Bacillota门、Bacilli纲和Paenibacillaceae科，以及Paenibacillus属。Paenibacillus属的细菌通常与土壤和植物环境相关（3）。因此，从人类脑脊液中分离出这种细菌较为罕见，尽管它之前曾被发现在人体内存在；因此，其潜在的致病性值得研究（4）。该基因组序列为我们提供了关于该细菌代谢能力、抗菌耐药性和可能致病性的宝贵信息（5, 6）。

P. turicensis（DSM 14349^T）样本来源于莱布尼茨德国微生物研究所（DSMZ），通过部分16S rRNA基因测序确认了其身份，与AF378694的相似度为99.5%，与P. humicus的核苷酸相似度为94.5%。该菌株在37°C下于545培养基（Tryptone Soya肉汤）中需氧培养。使用Epicentre MasterPure革兰氏阳性DNA纯化试剂盒（7）从过夜培养物中提取DNA（浓度为207.23 ng/μL，A_260/280 = 2.01），并通过Covaris LE220超声波破碎仪将其切割成300 bp的片段。使用Kapa Biosystems Library Preparation Kit（罗氏公司）制备用于Illumina测序的DNA文库。经过大小筛选的DNA片段经过末端修复、A尾处理，并与含有唯一条形码的Illumina兼容测序接头连接。使用Illumina NovaSeq 6000测序仪（2 × 150 bp）和NovaSeq XP v1试剂盒（Illumina公司）进行测序，共获得7,531,978条原始读段，总长度为1,137,328,678 bp。使用bbduk v38.87（sop 1061）（9）去除测序过程中的污染物和小于1 kb的contigs。基因组组装使用SPAdes v3.14.1软件（10）完成（参数设置：phred-offset 33 –cov-cutoff auto -t 16 -m 64 –careful -k 25,5595）。组装后的基因组包含45个contig，总长度为4.8 Mb，覆盖度为236倍，GC含量为39%。使用CheckM v1.2.3（11）评估基因组的完整性（96.07%）和污染程度（0%）。Contig N50和L50的长度分别为9 bp和184,959 bp。通过tRNAscan-SE v1.0鉴定出23种tRNA，Barrnap（12）确认了5S、16S和23S rRNA基因的存在。除特别说明外，所有软件均使用默认参数。

基因组注释采用IMG Annotation Pipeline v.5.0.20（13, 14）进行，预测出4,474个基因，其中包括4,354个蛋白质编码序列。其中3,760个基因具有已知功能，1,190个基因与KEGG通路相关。在P. turicensis DSM 14349T基因组中发现的许多与碳水化合物代谢、细胞群落、膜转运、环境适应和传染病相关的基因表明，该细菌在脑脊液这种营养贫乏的环境中具有不同的入侵和定植策略。例如，编码毒素（WP_210090072.1）、黏附素（WP_430026997.1；WP_210087151.1；WP_210087156.1；WP_425343016.1）、分泌系统组分（WP_210087111.1；WP_210087112.1；WP_210087114.1；WP_210087133.1）以及免疫逃逸蛋白（WP_210089561.1；WP_210087397.1的基因表明P. turicensis具有入侵和致病的遗传潜力。其他基因，包括一个被注释为乙醛酸利用转运系统的ATP结合蛋白（WP_210088337.1）、PTS糖转运蛋白亚基EIIB（WP_210088490.1）以及多种（超过40种）铁转运/渗透系统，反映了P. turicensis在脑脊液这种营养匮乏环境中获取稀缺资源并持续生存的能力。

致谢

本研究（提案DOI：https://doi.org/10.46936/10.25585/60001087）由美国能源部联合基因组研究所（https://ror.org/04xm1d337）开展，该研究所是能源部科学办公室下属的用户设施，其运行基于合同号DE-AC02-05CH11231的支持。

我们感谢美国国家科学基金会（NSF）提供的资助（项目编号2150487），以及共同首席研究员Betsy Read博士和Carlos Luna Lopez博士提供的技术支持。本公告主要由本科生作为教育项目（“Adopt-a-genome”项目）编写，该项目得到了JGI的支持。