发布时间:2015-12-31 10:01 原文链接: 研究人员首次精准解析结核分枝杆菌复合群甲基化图谱

  结核病是全球最常见的传染病之一,据WTO“2015年全球结核病年报”报告,2014年全球新增感染人数960万,死亡150万,新增耐多药结核(MDR)病例48万(其中我国新增结核感染病例93万,居全球第三位),其目前仍是全球第二大传染病。结核分枝杆菌复合群(Mycobacterium tuberculosis complex, MTBC)是引发结核病的元凶,其主要包含结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、非洲分枝杆菌(Mycobacterium africanum)、牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)和田鼠分枝杆菌(Mycobacterium microti)。MTBC成员在基因组序列上相似性超过99%,但是不同的谱系在毒力和宿主上有着较大的差异。DNA甲基化对于基因表达的时空特异性研究具有重要意义,因而成为表观遗传学的研究热点。然而,自1998年第一篇结核分枝杆菌全基因组在Nature杂志上发表至今,其全基因组甲基化图谱并未揭晓。

  为了全景式解析MTBC的基因组甲基化图谱,中国科学院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室陈非研究组和首都医科大学附属北京胸科医院国家结核病临床实验室黄海荣研究组合作,选取了分属不同谱系的12株MTBC(包括牛分枝杆菌、卡介苗、田鼠分枝杆菌、非洲分枝杆菌、6株临床结核分枝杆菌,以及结核分枝杆菌标准株H37Rv、H37Ra各1株),利用Pacbio三代单分子实时测序技术(Single-Molecule Real-Time, SMRT)对它们的全基因甲基化组进行了全方位的解析。该研究共鉴定到了3种MTBC中特有的m6A甲基化基序及相对应的甲基转移酶基因——mamA、hsdM 和mamB,并通过实验验证了上述酶的活力。通过比较基因组学的研究,该研究还发现了导致甲基化酶失活的基因突变或缺失。

  上述研究团队还通过深入挖掘Pacbio三代测序所获得的数据,借助于对单位点甲基化比例的计算,得到了MTBC的精准甲基化图谱,揭示了细菌中也存在大量的“部分甲基化”及“未甲基化”位点,说明细菌的基因组DNA甲基化也可能如真核生物细胞DNA甲基化一样具有复杂的调控机制。经过进一步的深入探究还发现,大部分未甲基化位点与转录因子结合区域重合,暗示转录因子的存在可能保护这些区域免于甲基化。

  该项研究不但揭示了MTBC的全基因组精准甲基化图谱,而且提出了在MTBC中DNA甲基化修饰可能行使表观调控作用的假说,为研究结核病病原菌的表观表型特征提供了别样的解析视角。此外,该研究还表明Pacbio三代测序平台在精准表征核酸表观遗传修饰上具有巨大潜力,为深入探究核酸表观遗传修饰的精准调控机制提供了新的工具和思路。

  该研究成果于2015年12月在线发表于国际期刊Nuclear Acid Research。该研究得到中国科学院百人计划、中国科学院重点部署项目、重大传染病防治重大专项等资助。

  12株MTBC基因组信息和DNA甲基化信息图

相关文章

范小勇/卢水华等团队自主研发新一代尿液LAM床旁检测荧光试纸条快速诊断结核病

c近日,上海市重大传染病和生物安全研究院范小勇团队与深圳国家感染性疾病临床医学研究中心卢水华/南昌大学熊勇华团队合作开发了一种量子点增强的免疫层析技术(QB-LAMs),通过定量床旁检测尿液中的LAM......

赛默飞LDT方向案例:NanoPinTechnology结核病解决方案

结核病仍然是一种全球流行病,每年有1000万新病例和150万人死亡。需要更好的诊断方法来支持有效防治这一疾病的全球卫生努力。NanoPin的技术在主动结核病检测方面是独一无二的——可以在成人患者中检测......

结核病疫苗接种策略新突破或降低艾滋病毒感染者死亡率

科学家们近日发现了一种针对结核病疫苗接种的新策略,这一策略有望在全球范围内降低艾滋病毒感染者的死亡率。此项突破性的研究发表在近期的《自然微生物学》杂志上,为预防结核病开辟了新的途径。结核病是由结核分枝......

百年来首支结核病新疫苗前景光明

比尔与梅琳达·盖茨基金会和惠康基金会于6月28日宣布,决定为一种有希望的结核病候选疫苗临床试验的最后阶段投入5.5亿美元。如果成功,这将是一个多世纪以来的第一种新型结核病疫苗。肺结核病人的三维计算机断......

世界防治结核病日:你我共同努力终结结核流行

2023年3月24日是第28个“世界防治结核病日”。今年的宣传主题是“你我共同努力终结结核流行”,旨在呼吁社会各界广泛参与,共同终结结核病流行,维护人民群众的身体健康。结核病是一种通过呼吸道传播的慢性......

结核病防控为何这么难?中疾控主任道明原因

“肺结核的防控难点主要是耐药问题,以及缺乏具有良好保护力的疫苗。这也是为什么这么多年,我们采取了这么多努力和措施,却仍然难于控制的原因,而且不时还有新的结核病聚集性疫情出现。”国家疾控局副局长、中国疾......

远离结核病这些人群感染风险更高需加强预防

3月24日是第28个“世界防治结核病日”,今年的主题是“你我共同努力终结结核流行”。专家介绍,目前我国结核病患者数量整体平稳下降,但是在世界上仍然属于发病率较高国家,防治工作依旧严峻。结核病是由结核杆......

结核病防控为何这么难?中疾控主任道明原因

“肺结核的防控难点主要是耐药问题,以及缺乏具有良好保护力的疫苗。这也是为什么这么多年,我们采取了这么多努力和措施,却仍然难于控制的原因,而且不时还有新的结核病聚集性疫情出现。”国家疾控局副局长、中国疾......

全球终止结核病的进程偏离了轨道

“世界各国此前在结核病防控中取得的进展出现停滞甚至逆转,结核病防控形势不容乐观。”近日,在北京大学举办的“坚定目标,推进终止结核病的国际承诺”媒体研讨会上,世界卫生组织驻华代表处技术官员陈仲丹博士表示......

研究揭示结核分枝杆菌抑制细胞焦亡的重要机制

结核病(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(M.tuberculosis,Mtb)感染引起的一类重大慢性传染病。据世界卫生组织报道,2020年全球有近990万新发TB患者,并有约151万......