マイコバクテリウムレプロマトーシスのゲノム配列からのハンセン病菌の進化と起源に関する洞察

Mycobacterium lepromatosisは、びまん性のハンセン病性ハンセン病に関連する培養されていないヒト病原体であり、ルシオの現象として知られる反応状態です。DNA濃縮の有無にかかわらず、深いシーケンスを使用することにより、メキシコ患者の皮膚生検で存在するM. lepromatosisのほぼ完全なゲノムシーケンスを取得し、それを大規模な還元進化を受けたMycobacterium Lepraeのそれと比較しました。ゲノムは広範囲にわたるシンテニーを表示し、サイズが似ています（〜3.27 MB）。タンパク質コーディング遺伝子は93％のヌクレオチド配列同一性を共有しますが、偽遺伝子は82％しか同一です。ゲノムの50％の偽生成につながったイベントは、最新の一般的な祖先（MRCA）からの発散の前に発生した可能性があり、M。lepromatosisとM. lepraeの両方が、新しい擬似遺伝子を蓄積したり、特定の削除を獲得したりしました。機能的比較は、M。lepromatosisがアミノ酸合成に必要ないくつかの酵素を失ったのに対し、M。lepraeには欠陥のあるヘム経路があることを示唆しています。M.レプロマトーシスは、末梢神経系のシュワン細胞に感染するために必要なすべての機能を保持しているため、神経病原性である可能性があります。差動PCRによる227のハンセン病生検の系統地理学的調査では、221がM. lepraeを含んでいたのに対し、メキシコの6人だけがM. lepromatosisを抱えていることが明らかになりました。系統発生の比較は、M。lepromatosisがMRCAにM. lepraeよりも近いことを示しており、ベイジアンの年代測定分析は、彼らがMRCAから約13.9 MYAから分岐したことを示唆しています。したがって、古代の分離にもかかわらず、2つのハンセン病菌は著しく保存されており、同様の病理学的状態を引き起こしています。

Mycobacterium lepromatosis is an uncultured human pathogen associated with diffuse lepromatous leprosy and a reactional state known as Lucio's phenomenon. By using deep sequencing with and without DNA enrichment, we obtained the near-complete genome sequence of M. lepromatosis present in a skin biopsy from a Mexican patient, and compared it with that of Mycobacterium leprae, which has undergone extensive reductive evolution. The genomes display extensive synteny and are similar in size (∼3.27 Mb). Protein-coding genes share 93% nucleotide sequence identity, whereas pseudogenes are only 82% identical. The events that led to pseudogenization of 50% of the genome likely occurred before divergence from their most recent common ancestor (MRCA), and both M. lepromatosis and M. leprae have since accumulated new pseudogenes or acquired specific deletions. Functional comparisons suggest that M. lepromatosis has lost several enzymes required for amino acid synthesis whereas M. leprae has a defective heme pathway. M. lepromatosis has retained all functions required to infect the Schwann cells of the peripheral nervous system and therefore may also be neuropathogenic. A phylogeographic survey of 227 leprosy biopsies by differential PCR revealed that 221 contained M. leprae whereas only six, all from Mexico, harbored M. lepromatosis. Phylogenetic comparisons indicate that M. lepromatosis is closer than M. leprae to the MRCA, and a Bayesian dating analysis suggests that they diverged from their MRCA approximately 13.9 Mya. Thus, despite their ancient separation, the two leprosy bacilli are remarkably conserved and still cause similar pathologic conditions.