Fusobacterium Necrophorumの比較ゲノム分析は、保存された毒性遺伝子に関する洞察を提供します

Fusobacterium necrophorumは、動物と人間の粘膜植物叢で一般的なグラム陰性の糸状の嫌悪感です。それは牛の壊死性感染症を引き起こし、牛産業に大きな経済的影響を与えます。F. necrophorum種内では感染の重症度と管理は異なりますが、F。necrophorumの種分化と株間の遺伝的毒性決定因子についてはほとんど知られていません。臨床分離株を特徴付けるために、4つのウシ分離株（8L1、212、B17、およびSM1216）と1つのヒト分離株（MK12）の全ゲノムシーケンスを実施しました。系統発生の関係と進化パターンを決定し、F。necrophorumの抗菌性耐性遺伝子（ARGS）と潜在的な毒性遺伝子の存在を調査するために、公的に利用可能なフソバクテリウムゲノムと比較ゲノミクスも実施しました。最新の細菌コア遺伝子（UBCG）を使用して分析をセットし、異なるフソバクテリウム種とF.ネクロホルム亜種のクレードを発見しました。パンゲノーム分析により、フソバクテリウム株の高いレベルの多様性が種レベルまで明らかになりました。出力は、F。necrophorumsubspに特異的な14および26の遺伝子も識別しました。NecrophorumおよびF. Necrophorum subsp。それぞれ、さまざまな環境条件下での細菌の生存に不可欠である可能性があります。Clonalframemlベースの組換え分析は、アクセサリー遺伝子間の広範な再結合が種の発散につながったことを示唆しました。さらに、ARGSを使用したF. necrophorumの唯一の株はF. necrophorum subspでした。獲得したマクロライドおよびテトラサイクリン耐性遺伝子を備えたFunduliforme B35。私たちのカスタム検索により、毒素、接着タンパク質、外膜タンパク質、細胞エンベロープ、IV型分泌システム、ABC（ATP結合カセット）トランスポーター、トランスポータータンパク質などの一般的な毒性遺伝子が明らかになりました。これらの遺伝子に関する焦点を絞った研究は、主要な病原性遺伝子を特定し、フソバクテリア感染に対する効果的なワクチン接種戦略を通知するのに役立ちます。重要性フソバクテリウムネクロホルムは、年間発生率が10％〜20％の牛の肝臓膿瘍を引き起こす嫌気性細菌であり、牛産業に大きな経済的影響を与えます。明確な生化学試験がないため、ゲノム特性が重要な役割を果たす場合、necrophorum亜種の表現型を区別することが困難になります。ただし、比較のための優れた参照ゲノムがないため、F。necrophorum亜種レベルの識別は重要な課題を表しています。この課題を克服するために、比較ゲノミクスを使用して、亜種レベルの識別の臨床試験株を検証しました。私たちの研究の結果は、F。necrophorumの以前に特徴付けられていなかった株の特定のクレードを予測するのに役立ちます。私たちの研究では、カスタム検索ベースの分析を通じて、一般的および亜種固有の病原性遺伝子の両方を特定します。この研究で特定された病原性遺伝子は、牛のフソバクテリア感染を防ぐためのワクチン標的としての潜在性を評価することを目的とした将来の研究の焦点となる可能性があります。

Fusobacterium necrophorum is a Gram-negative, filamentous anaerobe prevalent in the mucosal flora of animals and humans. It causes necrotic infections in cattle, resulting in a substantial economic impact on the cattle industry. Although infection severity and management differ within F. necrophorum species, little is known about F. necrophorum speciation and the genetic virulence determinants between strains. To characterize the clinical isolates, we performed whole-genome sequencing of four bovine isolates (8L1, 212, B17, and SM1216) and one human isolate (MK12). To determine the phylogenetic relationship and evolution pattern and investigate the presence of antimicrobial resistance genes (ARGs) and potential virulence genes of F. necrophorum, we also performed comparative genomics with publicly available Fusobacterium genomes. Using up-to-date bacterial core gene (UBCG) set analysis, we uncovered distinct Fusobacterium species and F. necrophorum subspecies clades. Pangenome analyses revealed a high level of diversity among Fusobacterium strains down to species levels. The output also identified 14 and 26 genes specific to F. necrophorum subsp. necrophorum and F. necrophorum subsp. funduliforme, respectively, which could be essential for bacterial survival under different environmental conditions. ClonalFrameML-based recombination analysis suggested that extensive recombination among accessory genes led to species divergence. Furthermore, the only strain of F. necrophorum with ARGs was F. necrophorum subsp. funduliforme B35, with acquired macrolide and tetracycline resistance genes. Our custom search revealed common virulence genes, including toxins, adhesion proteins, outer membrane proteins, cell envelope, type IV secretion system, ABC (ATP-binding cassette) transporters, and transporter proteins. A focused study on these genes could help identify major virulence genes and inform effective vaccination strategies against fusobacterial infections. IMPORTANCE Fusobacterium necrophorum is an anaerobic bacterium that causes liver abscesses in cattle with an annual incidence rate of 10% to 20%, resulting in a substantial economic impact on the cattle industry. The lack of definite biochemical tests makes it difficult to distinguish F. necrophorum subspecies phenotypically, where genomic characterization plays a significant role. However, due to the lack of a good reference genome for comparison, F. necrophorum subspecies-level identification represents a significant challenge. To overcome this challenge, we used comparative genomics to validate clinical test strains for subspecies-level identification. The findings of our study help predict specific clades of previously uncharacterized strains of F. necrophorum. Our study identifies both general and subspecies-specific virulence genes through a custom search-based analysis. The virulence genes identified in this study can be the focus of future studies aimed at evaluating their potential as vaccine targets to prevent fusobacterial infections in cattle.