種々の哺乳類・鳥類からの分離株の多焦点配列タイピングと母集団構造・下部構造の評価

Multilocus Sequence Typing of Isolates From Various Mammal and Bird Species and Assessment of Population Structure and Substructure.

• Xiaohua Liu
• Yanchen Wu
• Fengkun Yang
• Baiyan Gong
• Yanyan Jiang
• Kexin Zhou
• Jianping Cao
• Weizhe Zhang
• Aiqin Liu
• Yujuan Shen

抄録

は、ヒトや動物の腸管病原体として最も一般的なものの一つであり、複雑なミクロスポリジアン種であることが確認されている。約500種のITS遺伝子型が定義されている。これらの点に関する研究は世界的に行われているが、情報は少ない。本研究では、中国東北部におけるミニ・マイクロサテライトの遺伝的変異とその個体群構造・部分構造を理解するために、調査地域の哺乳類13種、鳥類5種から、28種類のITS遺伝子型からなる305本のDNA標本を採取した。これらのDNA標本は、4つのミニ/マイクロサテライト座（MS1, MS3, MS4, MS7）のネストドPCR増幅と塩基配列決定によって特徴づけられた。その結果，MS1，MS3，MS4，MS7では，153検体（50.16％），131検体（42.95％），133検体（43.61％），128検体（41.97％）のDNAが増幅・配列決定され，それぞれ44，17，26，24の遺伝子型が同定された。多座遺伝子型（MLG）は、ITS遺伝子型よりも高い遺伝的多様性を示した。ITSを含む5つの遺伝子座の連結配列から、90個のITS陽性DNA検体のうち48個のMLGが得られた。その結果、多座配列と対立遺伝子プロファイルを用いてLDを測定したところ、連鎖不平衡（LD）と限られた遺伝子組換えが観察され、調査地域のクローン集団の全体的な構造が明らかになった。これらのデータは、感染源・汚染源の縦断的な追跡や感染動態の解明に役立ち、調査地域における動物間での微小胞子虫症の発生や動物からヒトへの感染を防ぐための効率的な防除戦略を立てるための貴重な情報を提供するものと考えられる。系統解析およびネットワーク解析の結果、3つの異なるサブグループが同定され、個体群には宿主型の分離が存在し、地理的分離は存在しないことが明らかになった。一方、人獣共通感染性ITS遺伝子型のMLGは、宿主適応型のMLGと基本的に分離していることが観察された。このような部分構造の評価は、人獣共通感染や種間伝播の理解や、人獣共通感染遺伝子型から宿主適応遺伝子型への進化の方向性を理解する上で参考になると考えられる。

is one of the most common intestinal pathogens in humans and animals. has been confirmed to be complex microsporidian species. Approximately 500 ITS genotypes of have been defined. With the establishment and application of multilocus sequencing typing and population genetic tools in , the studies on these aspects have been carried out worldwide, but little information is available. To understand genetic variation of mini-/micro-satellites and the population structure and substructure of in northeastern China, 305 DNA specimens composed of 28 ITS genotypes were from 13 mammal species and five bird species in the investigated areas. They were characterized by nested-PCR amplification and sequencing at four mini-/micro-satellite loci (MS1, MS3, MS4, and MS7). At the MS1, MS3, MS4, and MS7 loci, 153 (50.16%), 131 (42.95%), 133 (43.61%), and 128 (41.97%) DNA specimens were amplified and sequenced successfully with 44, 17, 26, and 24 genotypes being identified, respectively. Multilocus genotypes (MLGs) showed a higher genetic diversity than ITS genotypes. 48 MLGs were produced out of 90 ITS-positive DNA specimens based on concatenated sequences of all the five genetic loci including ITS. Linkage disequilibrium (LD) and limited genetic recombination were observed by measuring LD using both multilocus sequences and allelic profile data, indicating an overall clonal population structure of in the investigated areas. These data will aid in the longitudinal tracking of the attribution of source of infection/contamination and in elucidating transmission dynamics, and will provide valuable information for making efficient control strategies to intervene with and prevent occurrence of microsporidiosis caused by among animals and transmission of from animals to humans in the investigated areas. Phylogenetic and network analyses identified three different subgroups, revealing the presence of host-shaped segregation and the absence of geographical segregation in population. Meanwhile, the MLGs from zoonotic ITS genotypes were observed to be basically separated from the MLGs from host-adapted ones. Assessment of substructure will have a reference effect on understanding of zoonotic or interspecies transmission of and evolution direction from zoonotic genotypes to host-adapted genotypes.

Copyright © 2020 Liu, Wu, Yang, Gong, Jiang, Zhou, Cao, Zhang, Liu and Shen.