メタゲノム解析で描く薬剤耐性遺伝子の分布図

宏基因组分析绘制的耐药基因分布图

基本信息

批准号：
22K14351
负责人：
沈尚
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute for Environmental Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

【溶存態DNAの濃縮・精製方法】鉄共沈法および塩化セシウム密度勾配遠心法を用いて、溶存態DNAの濃縮および精製方法を検討した。鉄共沈法はウイルスを高回収率で濃縮できるすでに確立された手法であるが、同じ条件で溶存態DNAも濃縮できることを明らかにした。ウイルスのみの精製を目的とする場合、塩化セシウム密度勾配遠心法の遠心条件は、84,000g・2時間であるが、これを2日間にすることでほぼ全て（約90%）の溶存態DNAが1.7 g/mL層に移動することを明らかにした。【流域調査】琵琶湖（北湖3地点、南湖1地点）と流入河川（12河川）から採水し、細菌・ウイルス・溶存態DNA画分を濃縮した。一部のサンプルについてはDNA抽出・シーケンスまで完了したため、薬剤耐性遺伝子の検出およびサンプル間比較を行った。【薬剤耐性遺伝子のサンプル間比較】細菌画分からは602種類の薬剤耐性遺伝子が検出された。ウイルス画分からは40,775種のウイルスゲノムを構築できた（5.0から594.5 kbp）。これらのうち薬剤耐性遺伝子を保有するウイルスは1,162種であり、102種類の薬剤耐性遺伝子が検出された。細菌画分ではRND型薬剤排出ポンプや薬剤を修飾する酵素群（リン酸転移酵素、アセチル基転移酵素、ヌクレオチド転移酵素）が多数検出された。一方、ウイルスゲノムにはキノロン系耐性遺伝子、β-ラクタマーゼ、グリコペプチド耐性遺伝子が比較的多く検出された。これは、水平伝播の経路によって細菌が獲得しうる薬剤耐性遺伝子が異なる可能性を示す結果である。また検出されたバンコマイシン耐性関連遺伝子の中で耐性発現を誘導する遺伝子VanR・VanSは、ウイルスゲノムから多く検出され、細菌画分からはほとんど検出されなかった（5%）。これはウイルス感染が耐性発現に関与していることを示唆している。

[浓缩和纯化溶解的DNA的方法]使用铁共沉淀和氯化纤维密度梯度离心研究了浓缩和纯化溶解DNA的方法。铁共沉淀法是一种已经建立的方法，可以高度恢复病毒，但已经发现溶解的DNA也可以在相同的条件下浓缩。当单独纯化病毒的目的时，氯化邻居的离心条件为84,000 g，持续2小时，但据显示，几乎所有（大约90％）溶解的DNA都将其转移到1.7 g/ml层中。 [Bathland调查]从Biwa湖（北湖上的3点，南部的1分）和有影响力的河流（12河）和细菌，病毒和溶解的DNA分数收集水。对于某些样品，完成了DNA提取和测序，并检测到耐药性基因并进行样品对样本的比较。 [样品之间的耐药性基因的比较]在细菌分数中检测到602种耐药性基因。从病毒分数中，可以构建40,775个病毒基因组（5.0至594.5 kbp）。其中，发现了携带耐药性基因的1162个病毒，并检测到102种耐药性基因。在细菌级分中，检测到许多RND型药物外排泵和药物修饰酶（磷酸转移酶，乙酰转移酶，核苷酸转移酶）。另一方面，在病毒基因组中检测到了相对较大的奎诺酮抗性基因，β-内酰胺酶和糖肽耐药基因。这是细菌可以获得的耐药性基因可能因水平途径而有所不同的结果。此外，在病毒基因组中检测到诱导抗性表达的Vanr和Vans检测到的与抗性相关的基因中，在细菌分数（5％）中几乎没有检测到耐药表达。这表明病毒感染参与了抗药性的发展。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Identification of key virus?prokaryote infection pairs that contribute to viral shunt in a freshwater lake

鉴定导致淡水湖中病毒分流的关键病毒？原核生物感染对

DOI：
10.1101/2023.02.05.527221
发表时间：
2023
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
Shen Shang;Tominaga Kento;Tsuchiya Kenji;Matsuda Tomonari;Yoshida Takashi;Shimizu Yoshihisa
通讯作者：
Shimizu Yoshihisa

メタゲノム解析で明らかにする下水中のウイルスの多様性

宏基因组分析揭示污水中病毒的多样性