Citrobacter koseriの病原性に不可欠なシトロバクターと重要な遺伝子の比較ゲノム分析

Citrobacter種は、院内およびコミュニティに取得された感染の両方に関係している日和見的な細菌病原体です。Citrobacter属の中で、Citrobacter Koseriはしばしば臨床物質から分離されており、新生児や免疫不全の個人に髄膜炎と脳膿瘍を引き起こすことが知られています。ただし、Citrobacterの毒性決定因子はほとんど不明のままです。従来の方法に基づいて、Citrobacter属は11種に分かれていますが、これは問題があります。ここでは、129のCitrobacterゲノムの全ゲノム配列（WGS）データに基づいて、Citrobacter属の改善され、詳細な、より正確な系統発生を決定しました。コアゲノム単一ヌクレオチド多型（SNP）で構築された最尤（ML）系統発生により、すべてのCitrobacter分離株が11の異なるグループに分類され、すべてのC. koseri株が単一のグループにクラスター化されました。包括的かつ体系的な比較ゲノム分析のために、Citrobacter属の間の病原性因子、耐性遺伝子、および高分子分泌系の分布を調査しました。さらに、グループ固有の遺伝子分析と組み合わせて、C。koseriグループに存在する鉄輸送の重要な遺伝子クラスターを特定しましたが、他のグループにはありません。C. koseriの病原性にとって重要。動物実験により、HPIクラスターの喪失がマウスとラットのC. koseri病原性を大幅に減少させることが示されました。さらに、Citrobacter FreundiiがC. koseriよりもシリコのいくつかの抗生物質の影響を受けない理由を説明する証拠を提供します。全体として、私たちのデータは、これらの重要な病原体の根底にある毒性メカニズムを解明するための基礎を形成する、主に病原性C. koseri株に特有の新しい毒性クラスターを明らかにします。

Citrobacter species are opportunistic bacterial pathogens that have been implicated in both nosocomial and community-acquired infections. Among the genus Citrobacter, Citrobacter koseri is often isolated from clinical material, and has been known to cause meningitis and brain abscess in neonates and immunocompromised individuals. The virulence determinants of Citrobacter, however, remain largely unknown. Based on traditional methods, the genus Citrobacter has been divided into 11 species, but this has been problematic. Here, we determined an improved, detailed, and more accurate phylogeny of the genus Citrobacter based on whole genome sequence (WGS) data from 129 Citrobacter genomes, 31 of which were sequenced in this study. A maximum likelihood (ML) phylogeny constructed with core genome single-nucleotide polymorphisms (SNPs) classified all Citrobacter isolates into 11 distinct groups, with all C. koseri strains clustering into a single group. For comprehensive and systematic comparative genomic analyses, we investigated the distribution of virulence factors, resistance genes, and macromolecular secretion systems among the Citrobacter genus. Moreover, combined with group-specific genes analysis, we identified a key gene cluster for iron transport, which is present in the C. koseri group, but absent in other the groups, suggesting that the high-pathogenicity island (HPI) cluster may be important for the pathogenicity of C. koseri. Animal experiments showed that loss of the HPI cluster significantly decreased C. koseri virulence in mice and rat. Further, we provide evidence to explain why Citrobacter freundii is less susceptible than C. koseri to several antibiotics in silico. Overall, our data reveal novel virulence clusters specific to the predominantly pathogenic C. koseri strains, which form the basis for elucidating the virulence mechanisms underlying these important pathogens.