Simple Science

最先端の科学をわかりやすく解説

# 生物学# 生物情報学

グループBストレプトコッカスのプロファージ:アルゼンチンでの研究

研究によると、アルゼンチンのGBSには独自のプロファージがあって、それが感染と関連しているんだって。

― 1 分で読む


アルゼンチンのGBSプロフアルゼンチンのGBSプロファージ研究付けられた。新しい発見でプロファージが細菌感染と関連
目次

B群ストレプトコッカス(GBS)は、人間の腸や性器に通常住んでいるバクテリアの一種で、特に害はないんだけど、赤ちゃんには重い健康問題を引き起こすことがあるんだ。セプシスや髄膜炎、肺炎なんかがそれ。最近では、高齢者や健康に問題のある人にも侵襲性感染を引き起こすことが増えてきたみたい。

GBSの面白いところは、いくつかの遺伝的要素であるプロファージを持っていることなんだ。これは、バクテリアに感染するウイルス由来のDNAの断片で、バクテリア間で受け渡しができる。プロファージは、バクテリアを強くして危険にすることもあるんだよ。研究によると、病気を引き起こすGBSの株は、非有害株に比べてこういったプロファージを多く持っている傾向があるんだ。

GBSのプロファージの最初の発見は1969年、牛からだった。最近の人間のGBSに関する研究では、いくつかのプロファージがヨーロッパの特定の有害GBS株と関連しているかもしれないことが示されたけど、南アメリカなど他の地域のGBSプロファージについてはあまり知られていない。

この研究はアルゼンチンのGBSに焦点を当てていて、これらのバクテリアに存在するプロファージの種類と役割を理解することを目的に、既存の検出法を改善することを目指しているんだ。

バクテリアサンプルの収集

研究者たちは、2014年から2015年の間に、アルゼンチンのいくつかの病院で妊婦や感染症の患者から450のGBSサンプルを集めた。すべてのサンプルは、抗生物質への耐性を調べられ、特徴によって特定されたよ。

DNAシーケンシング

研究者たちは、収集したGBSサンプルからDNAを抽出して、先進的な技術を使ってシーケンシングを行った。DNAシーケンスの品質チェックを行って正確性を確保し、特定のソフトウェアを使って異なるGBS株を評価したんだ。

プロファージの検出

GBSサンプル中のプロファージを特定するために、研究者たちは既存の方法と手動チェックを組み合わせて使った。最初は、遺伝子構成に基づいてプロファージを見つけて分類するためのツールを使ったり、組み立てたDNAからプロファージの存在を示す特定の配列を探したりした。最初にカテゴライズできなかったプロファージは、他の既知のプロファージと遺伝的に似ているグループに割り当てた。

検出法の改善

より正確な結果を得るために、研究者たちは既存の検出方法の改善に取り組んだ。彼らは異なるプロファージグループに特有の遺伝子のデータベースを作成し、これを使ってGBSゲノム内のプロファージをより良く特定した。新しい方法は、どのプロファージが存在するかの判断ミスを減らした。

プロファージの特徴付け

プロファージを特定した後、研究者たちは病気を引き起こす能力や抗生物質への耐性に関連する特定の遺伝子を探した。構造や機能を理解するために、いくつかのプロファージを選んでさらなる分析を行った。チームは異なるプロファージの種類間の関係を研究し、他の関連バクテリアのプロファージと比較したんだ。

主要な発見

研究者たちは、アルゼンチンのGBSサンプルで最も一般的なプロファージのタイプがA、E1、E2、F1であることを発見した。特定のプロファージの種類と特定のGBS株の間に重要な関連があることに気づいたよ。例えば、タイプAは侵襲性感染に関連した特定のGBS株でよく見られた。

詳しい分析から、異なるプロファージがいろいろな特徴を持ち、多くが他のバクテリアのプロファージと共通点を持っていることが分かり、遺伝子の共有の可能性を示唆している。結果は、一部のプロファージに独自の特徴がある一方で、特定のグループ間には強い関連があることを示していて、進化的に一緒に進化した可能性があるんだ。

プロファージのグローバルな文脈

アルゼンチンのGBSに見られるプロファージは、他のストレプトコッカスのバクテリアと遺伝的特性を共有している大きなネットワークの一部のようで、これらの遺伝的要素が特定のバクテリアに限定されないことを示している。これは、異なるバクテリア種間での遺伝子共有と進化の歴史を示しているんだ。

研究者たちは、これらのプロファージの中に見つかった多くの遺伝子が、バクテリアが厳しい環境に耐えるのを助けるかもしれないことも明らかにした。それが病気を引き起こす能力にも関連しているかもしれないね。

GBS理解への影響

発見は、GBS内のプロファージがバクテリアの進化や適応能力に寄与している可能性を強調している。この適応力は、赤ちゃんや既存の健康問題を抱える人々など、脆弱な集団に感染を引き起こすのに役立つかもしれない。

この研究は、特に抗生物質耐性が高まる中で、これらのプロファージがどう機能するかを理解する重要性を浮き彫りにしている。感染を引き起こすバクテリアとの関連について、もっと研究が必要だし、これらのプロファージがバクテリアの行動にどのように影響を与えるかを探求する必要があるね。

研究の限界

この研究は貴重な洞察を提供したけど、いくつかの限界がある。研究者たちは、潜在的なエラーがあるかもしれないDNAシーケンスに依存していた。一部の特定されたプロファージは、シーケンシングプロセスの性質上、まだ理論的なものかもしれない。異なる方法でのさらなる研究が、GBSプロファージのより明確な絵を提供するかもしれない。

結論

この研究は、アルゼンチンのGBSにおけるプロファージの多様性を調査する新しい方法を紹介している。発見は、さまざまなプロファージのタイプ、その特定のGBS株との関連、そしてこれらの遺伝的要素がバクテリアに提供する進化的な利点を示している。

結果は、プロファージの研究がGBSやその健康への影響を理解するために重要であるという考えを強化している。特に抗生物質耐性が世界的な懸念となる中で、バクテリオファージとバクテリアの相互作用に関する継続的な研究が、新しい治療戦略につながる可能性があるんだ。

GBSとそのプロファージをより理解することで、この研究は脆弱な集団におけるGBS感染管理のための改善戦略につながる将来の調査の扉を開くものだよ。

オリジナルソース

タイトル: Revisiting typing systems for group B Streptococcus (GBS) prophages: an application in prophage detection and classification in GBS isolates from Argentina

概要: Group B Streptococcus (GBS) causes severe infections in neonates and adults with comorbidities. Prophages have been reported to contribute to GBS evolution and pathogenicity. However, no studies are available to date on the presence and diversity of prophages in GBS isolates from humans in South America. This study provides insights into the prophage content of 365 GBS isolates collected from clinical samples in the context of an Argentinean multicentric study. Using whole genome sequence data, we implemented two previously proposed methods for prophage typing: a PCR approach (carried out in silico) coupled with a blastx-based method to classify prophages based on their prophage group and integrase type, respectively. We manually searched the genomes and identified 325 prophages. However, only 80% of prophages could be accurately categorised with the previous approaches. Integration of phylogenetic analysis, prophage group and integrase type allowed for all to be classified into 19 prophage types, which correlated with GBS clonal complex grouping. The revised prophage typing approach was additionally improved by using a blastn search after enriching the database with 10 new genes for prophage group classification combined with the existing integrase typing method. This modified and integrated typing system was applied to the analysis of 615 GBS genomes (365 GBS from Argentina and 250 from public databases), which revealed 29 prophage types, including 2 novel integrase subtypes. Their characterization and comparative analysis revealed major differences in the lysogeny and replication modules. Genes related to bacterial fitness, virulence or adaptation to stressful environments were detected in all prophage types. Considering prophage prevalence, distribution and their association with bacterial virulence, it is important to study their role in GBS epidemiology. In this context, we propose the use of an improved and integrated prophage typing system suitable for rapid phage detection and classification with little computational processing. Author summaryBacteriophages, which are viruses that infect bacteria, exert a profound influence on microbial evolution when integrated into the bacterial genome, a state in which they are called prophages. It has been proposed that prophage acquisition played a role in the emergence of Streptococcus agalactiae (GBS) as a human pathogen in European countries. Further study and characterization of prophages of GBS from around the world would provide valuable insights into the mechanisms underlying GBS adaptation, evolution and epidemiology. Unfortunately, existing tools for prophage screening exhibit limitations in the detection and classification of all prophages present in GBS genomes. To address this issue, in this work we propose a new prophage typing system that allows the detection and classification of GBS prophages based on both their phylogenetic lineage and integration site within the bacterial genome. Using this methodology we were able to identify 29 prophage types in 615 GBS isolated globally. We further characterised these prophages and found that they carried genes that could give an evolutionary advantage to their host and that different lineages of GBS carried different prophage types. Comprehensive exploration and characterization of prophages represent an indispensable endeavour, providing critical insights into microbial evolution, epidemiology, and potential therapeutic interventions.

著者: Laura Bonofiglio, V. Kovacec, S. Di Gregorio, M. Pajon, C. Crestani, T. Poklepovich, J. Campos, U. Basit Khan, S. D. Bentley, D. Jamrozy, M. Mollerach

最終更新: 2024-05-10 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.08.593127

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.08.593127.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

著者たちからもっと読む

類似の記事