ニジマス（Oncorhynchus mykiss）から分離された新興細菌性魚類病原体Lactococcus garvieae RTCLI04。菌のゲノム的特徴と比較ゲノム学的特徴

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Microb. Pathog..2020 Jul;:104368. S0882-4010(20)30734-8. doi: 10.1016/j.micpath.2020.104368.Epub 2020-07-04.

ニジマス（Oncorhynchus mykiss）から分離された新興細菌性魚類病原体Lactococcus garvieae RTCLI04。菌のゲノム的特徴と比較ゲノム学的特徴

Emerging bacterial fish pathogen Lactococcus garvieae RTCLI04, isolated from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): Genomic features and comparative genomics.

Neetu Shahi
Sumanta Kumar Mallik

PMID: 32634612 DOI: 10.1016/j.micpath.2020.104368.

抄録

Lactococcus garvieaeは人獣共通感染症の病原体の一つであり，世界中の養殖魚類，動物，ヒトに致命的な出血性敗血症を引き起こす原因となっている。本稿では，インド北西部ヒマラヤ地域の養殖ニジマス（Oncorhynchus mykiss）の下腸から回収されたL. garvieae株RTCLI04の全ゲノム配列（WGS）の特徴を報告する。L. garvieae RTCLI04のゲノムは2,054,885塩基対（bp）の単一円形染色体で、1,993個のタンパク質をコードし、G+C含有率は39%であった。RTCLI04のWGSのバイオインフォマティクス解析により、51個のtRNA遺伝子（2個の疑似遺伝子を含む）、6個のrRNA遺伝子（5S rRNA用遺伝子4個、16S rRNA用遺伝子1個、23S rRNA用遺伝子1個）、5個の病原性ドメイン、28種類の遺伝経路の存在が確認された。クラスター化された規則的に間隔をあけた短いパリンドロミックリピート(CRISPR)のファインダーツールは、3つの異なるCRISPRと共通のスペーサーを持つ1つのcasシステムがL. garvieae RTCLI04のゲノムに存在することを示しています。RTCLI04と他の参考株のパンゲノム解析の結果、本菌のパンゲノムは2,239個のタンパク質コード遺伝子から構成されており、そのうち1,850個の遺伝子がコア遺伝子、389個の遺伝子がディスペンサブル遺伝子、221個の遺伝子がRTCLI04に固有の遺伝子であることがわかった。L. garvieae RTCLI04は16.5Kbのカプセル遺伝子クラスターのゲノム島を欠いている。さらに、hly1,-2,-3; PavA, PsaA; eno; LPxTGを含む表面タンパク質1, 2, 3, 4を含む39個のウイルス性関連遺伝子（VAG）が存在する。pgm、sod、およびmefE（クリンダマイシン）、srmB（リンコマイシン）、dfrA26（トリメトプリム）、gyrB（ナリキシジン酸）、arr-3（リファンピン）を含む29の抗菌性耐性遺伝子（ARG）。また、OtrB（テトラサイクリン）、aac(6)-Ic（トブラマイシン）、IrgB（ペニシリン）、mecA（オキサシリン）、vanRB（バンコマイシン）、およびmfpA（フルオロキノロン）もL.garvieae RTCLI04のゲノムには、mecA（オキサシリン）、vanRB（バンコマイシン）、mfpA（フルオロキノン）が含まれていることがわかった。本研究は、養殖業における病原体の発生時における病原性のメカニズム、抗菌薬耐性の理解、および効果的な治療法の開発に新たな知見を提供するものである。

Lactococcus garvieae is one of the emerging zoonotic bacterial pathogen, causes fatal hemorrhagic septicemia in cultured fish species, animals and humans, worldwide. Here, we report the genomic features of whole-genome sequence (WGS) of L. garvieae strain RTCLI04, recovered from lower intestine of farmed rainbow trout, Oncorhynchus mykiss in the northwest Himalayan region India. The genome of L. garvieae RTCLI04 is a single circular chromosome of 2,054,885 base pairs (bp), which encodes 1,993 proteins and has G + C content of 39%. The bioinformatics analysis of WGS of RTCLI04, confirmed the presence of 51 tRNAs genes (including two pseudogenes), six rRNAs genes (four genes for 5S rRNA; one gene for 16S rRNA and one gene for 23S rRNA), five virulent domains, and twenty eight different genetic pathways. A Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) finder tool indicates that three different CRISPR and one cas system with common spacer was present in the genome of L. garvieae RTCLI04. Pan-genome analysis of RTCLI04 and all the other reference L. garvieae strains shows that pan-genome of this bacterium consisted of 2,239 putative protein-coding genes in which 1,850 genes are core gene, 389 genes are dispensable gene, and 221 genes are unique to RTCLI04. L. garvieae RTCLI04 lacks genomic island of 16.5 Kb capsule gene cluster. In addition, 39 virulence-associated genes (VAGs) including hly1,-2,-3; PavA, PsaA; eno; LPxTG containing surface proteins 1, 2, 3 and 4; pgm, sod and 29 antimicrobial resistant genes (ARGs) including mefE (clindamycin), srmB (lincomycin), dfrA26 (trimethoprim), gyrB (nalidixic acid), arr-3 (rifampin), otrB (tetracycline), aac(6)-Ic (tobramycin), IrgB (penicillin), mecA (oxacillin), vanRB (vancomycin) and mfpA (fluoroquinolone) were also predicted in the genome of L. garvieae RTCLI04. Our study provides new insight into understanding the virulence mechanism, antimicrobial resistance, and development of effective therapeutic measures against L. garvieae during a disease outbreak in aquaculture.