eLife | 乐敏课题组揭示可移动基因元件介导的耐药性驱动病原菌区域异质性演化

鸡白痢沙门菌（Salmonella Pullorum）是一种禽特异沙门菌，可导致雏鸡高死亡率，并显著降低蛋鸡和种鸡的生产性能。该病原菌可在鸡群中形成持续性感染和长期带菌状态，并能通过种蛋垂直传播，这为鸡白痢沙门菌的净化防控带来了重大挑战。传统上，抗生素疗法是鸡白痢沙门菌感染的主要治疗手段，但长期的药物使用导致了耐药菌株的广泛出现。此前，乐敏课题组报道了可移动基因元件介导的耐药基因是沙门菌在不同地区传播，且呈现不同等级耐药风险的关键驱动因素（mSystems 2023 Dec 21;8(6):e0088323）。但对于鸡白痢沙门菌而言，其在我国的传播模式如何，耐药性能否影响其遗传演化过程，目前还缺乏系统而深入的研究。基于课题组前期建立的全球规模最大的包含580株高质量禽特异沙门菌基因组数据库（Sci Data 2024 Oct 7;11(1):1094），我们能够从基因层面对上述关键问题开展深入研究。

近日，课题组在eLife期刊发表题为Avian-specific Salmonella transition to endemicity is accompanied by localized resistome and mobilome interaction的研究论文。

为了掌握我国鸡白痢沙门菌流行优势菌型的分布特征，解析其遗传演化规律及驱动因素至关重要。本研究主要包括以下方面：（1）基于课题组前期建立的鸡白痢沙门菌全球基因组数据库，通过整合流行病学监测数据，清晰揭示了全球范围以及我国不同地区鸡白痢沙门菌的具体疾病负担情况。研究证实和全球其它区域相比，鸡白痢沙门菌在我国有着更高的疾病负担。（2）基于贝叶斯系统动力学框架，本研究利用全球鸡白痢沙门菌基因组数据，重建了该病原体百年来的种群演化结构（从Lineage 1到Lineage 3c）及其跨洲际传播路径。研究证实，鸡白痢沙门菌（特别是L2b和L3b谱系）曾作为全球大流行病原体存在广泛的跨洲传播。然而，最新分离株的遗传特征表明，该病原体目前已演变为我国重点地区的区域性流行模式。（3）研究揭示了可移动基因元件介导的耐药基因差异是驱动鸡白痢沙门菌在我国区域性适应性演化，并形成独特耐药-致病表型的关键分子机制。

此外，基于耐药基因水平传播假说，本研究开发了一种新型计算工具，可定量评估耐药基因的水平转移频率。研究首次提出以tet(A)为代表的耐药基因在我国不同地区呈现显著的传播效率差异，这可能是驱动鸡白痢沙门菌在我国形成本地化传播格局的潜在因素。eLife编委、来自哥伦比亚Corporación Corpogen研究中心的Maria Mercedes Zambrano教授对本研究给予了高度评价，认为其结论具有“重要”的现实意义，并且为病原菌地区化适应研究提供了“令人信服”的结果。

浙江大学贾程皓为第一作者，乐敏为通讯作者。

原文链接：https://elifesciences.org/articles/101241

此外，乐敏课题组围绕病原感染组与生物安全，细菌耐药性与控制策略等方向持续推进，所在国科大杭高院持续招聘博士后和助理（副）研究员。具有1）生物化学与细胞生物学，2）微生物学与合成生物学，3）生物信息学与大数据分析等背景均可，欢迎有意申请者投递简历：

http://hias.ucas.ac.cn/life/info/1443/1957.htm

制版人：十一

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