パラコッシジオイドの主要な系統全体にわたるゲノムの多様性、再結合、および病原性

パラコッシジオイド属には、ラテンアメリカに固有の無視された健康を脅かすヒト全身性菌腫症であるパラコクシジオイド症を引き起こす2種類の熱二形性真菌が含まれています。ゲノムの進化とパラコッシジオイド属の多様性を調べるために、属の系統、地理的、および生態学的幅を表す31個の分離株の全ゲノムシーケンスを実施しました。これらのサンプルには、P。brasiliensisのS1、PS2、PS3、およびPS4系統の臨床、環境、および実験室の参照株、およびパラコッシジオイドlutzii種の分離株が含まれていました。PS3およびPS4系統の最初の注釈付きゲノムアセンブリを完成させ、遺伝子秩序が主要な系統全体で高度に保存されており、わずかな染色体再編成しかないことがわかりました。主要な系統の全ゲノムアセンブリを、残りの26個の分離株から予測された単一ヌクレオチド多型（SNP）と比較して、S1aとS1bという名前の2つのクレードにS1系統の深い分割を特定しました。S1B系統と他のすべての系統との間のより大きな遺伝的交換の証拠が見つかりました。これは、S1Bの広範な地理的範囲を反映している可能性があります。これは、しばしば残りの主に地理的に孤立した系統と同所性です。さらに、細胞壁およびプロテアーゼ遺伝子における他の分泌タンパク質およびプロテアーゼおよび系統固有の機能喪失変異をコードするGP43およびPGA1抗原遺伝子および遺伝子の陽性選択の証拠が見つかりました。これらは一緒になって、パラコッシジオイドsppの天然分離株間の病原性と宿主免疫応答の変動に寄与する可能性があります。最近の進化の出来事に関するこれらの洞察は、パラコッシジオイドの分布、病原性、生態学に影響を与える可能性のある系統の重要な違いを強調しています。重要性の重要性の特性化違いのあるヒト病原性真菌の系統間の遺伝的違いパラコッシジオイドは、重要な表現型にリンクされた変化を特定し、新しい診断と治療の開発を導くことができます。この記事では、Paracoccidioides sppの主要な系統を表す31の多様な分離株のゲノムを比較しました。PS3およびPS4系統の最初の注釈付きゲノム配列を完了しました。個体群構造を分析し、S1の2つの系統（S1AおよびS1B）への深い分割（S1AおよびS1B）への深い分割を含む、パラコッシジオイドの系統の遺伝的多様性を特徴付けました。さらに、系統の間で表面タンパク質と分泌酵素の正の選択のパターンを発見し、この種の複合体全体で病原性と適応の多様なメカニズムを示唆しています。これらの遺伝的違いは、地理的範囲、病原性、およびパラコッシジオイド系統の生態学的ニッチとの関連を示唆しています。

The Paracoccidioides genus includes two species of thermally dimorphic fungi that cause paracoccidioidomycosis, a neglected health-threatening human systemic mycosis endemic to Latin America. To examine the genome evolution and the diversity of Paracoccidioides spp., we conducted whole-genome sequencing of 31 isolates representing the phylogenetic, geographic, and ecological breadth of the genus. These samples included clinical, environmental and laboratory reference strains of the S1, PS2, PS3, and PS4 lineages of P. brasiliensis and also isolates of Paracoccidioides lutzii species. We completed the first annotated genome assemblies for the PS3 and PS4 lineages and found that gene order was highly conserved across the major lineages, with only a few chromosomal rearrangements. Comparing whole-genome assemblies of the major lineages with single-nucleotide polymorphisms (SNPs) predicted from the remaining 26 isolates, we identified a deep split of the S1 lineage into two clades we named S1a and S1b. We found evidence for greater genetic exchange between the S1b lineage and all other lineages; this may reflect the broad geographic range of S1b, which is often sympatric with the remaining, largely geographically isolated lineages. In addition, we found evidence of positive selection for the GP43 and PGA1 antigen genes and genes coding for other secreted proteins and proteases and lineage-specific loss-of-function mutations in cell wall and protease genes; these together may contribute to virulence and host immune response variation among natural isolates of Paracoccidioides spp. These insights into the recent evolutionary events highlight important differences between the lineages that could impact the distribution, pathogenicity, and ecology of Paracoccidioides. IMPORTANCE Characterization of genetic differences between lineages of the dimorphic human-pathogenic fungus Paracoccidioides can identify changes linked to important phenotypes and guide the development of new diagnostics and treatments. In this article, we compared genomes of 31 diverse isolates representing the major lineages of Paracoccidioides spp. and completed the first annotated genome sequences for the PS3 and PS4 lineages. We analyzed the population structure and characterized the genetic diversity among the lineages of Paracoccidioides, including a deep split of S1 into two lineages (S1a and S1b), and differentiated S1b, associated with most clinical cases, as the more highly recombining and diverse lineage. In addition, we found patterns of positive selection in surface proteins and secreted enzymes among the lineages, suggesting diversifying mechanisms of pathogenicity and adaptation across this species complex. These genetic differences suggest associations with the geographic range, pathogenicity, and ecological niches of Paracoccidioides lineages.