完整的基因组揭示了结核分枝杆菌在进化尺度上的遗传多样性精细图谱

《Nature Communications》：Complete genomes reveal a refined map of Mycobacterium tuberculosis genetic diversity across evolutionary scales

　　

摘要

要阐明结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）的进化过程和流行病学特征，需要对其基因组多样性进行全面分析；然而，短读长序列测序技术无法完全解释这种多样性。在此研究中，我们利用长读长序列测序技术，从西班牙瓦伦西亚地区的临床分离株中组装了216个完整的基因组。这些基因组主要属于第4谱系（Lineage 4），为结核分枝杆菌的基因多样性提供了更为精确的图谱。完整基因组分析显示，每对基因组之间的平均新增SNP数量为312个（范围从-1到792个），这一进化速率比通过短读长序列测序得出的结果高出约1.44倍。这种基因多样性主要集中在某些特定区域，尤其是pe/ppe基因家族中，基因转换是导致核苷酸多样性的主要因素。虽然大多数pe/ppe抗原具有高度保守性，表明存在强烈的纯化选择作用，但其中一些与疫苗候选抗原相关的基因却受到了基因转换的影响，其后果尚不明确。在流行病学层面，通过识别之前被忽略的SNP以及新发现的插入/缺失（indels）和结构变异，我们获得了更详细的遗传传播信息，从而进一步完善了遗传传播网络。在宿主体内层面，使用患者特异性的参考基因组能够捕捉到感染过程中的真实基因多样性，表明以往的研究方法可能会导致假阳性结果。综上所述，这些发现揭示了结核分枝杆菌基因组的多样性特征，并为更准确地推断病原体的进化过程、宿主-病原体相互作用及传播动态提供了理论基础。