Mapování kandidátních lokusů pro typování a fylogenetickou analýzu v genomu Treponema pallidum

Bc. Lukáš Nechvátal

Master's thesis

Mapping of candidate loci for molecular typing of individual strains and for phylogenetic analysis of Treponema pallidum genome.

Anotácia:

Treponema pallidum je gramnegativní bakterie z čeledi Spirochaetaceae, která je obligátním patogenem člověka. Tento druh zahrnuje tři poddruhy (subsp. pallidum, pertenue a endemicum) způsobující různá onemocnění s podobnými symptomy a epidemiologií. Jednotlivé poddruhy není možné vzájemně odlišit morfologicky ani sérologicky a jejich genomy vykazují nezvykle vysokou míru podobnosti. Ze srovnání celogenomových sekvencí čtyř kmenů druhu T. pallidum (Nichols, SS14, Mexico A, Samoa D) byly vybrány čtyři lokusy, které nesly největší sekvenční variabilitu. Jednalo se o lokusy TP0304, TP0346, TP0515 a TP0558. Ty byly následně amplifikovány v celé délce čtecího rámce a sekvenovány Sangerovou dideoxyterminátorovou metodou u typových kmenů zástupců T. pallidum subsp. pallidum (n=11), T. pallidum subsp. pertenue (n=5), T. pallidum subsp. endemicum (n=2), T. paraluiscuniculi (n=1) a nezařazeného opičího izolátu Fribourg-Blanc (n=1). U lokusů TP0515 a TP0558 se podařilo získat sekvence všech zkoumaných kmenů, u lokusu TP0304 se nepodařilo získat sekvenci jednoho kmene poddruhu T. pallidum subsp. pertenue a u lokusu TP0346 dvou kmenů T. pallidum subsp. pallidum. Celkem bylo identifikováno 162 jednonukleotidových polymorfismů a 4 místa inzerce/delece. Výsledky potvrzují rozdělení jednotlivých kmenů do poddruhů a také existenci dvou skupin kmenů v rámci poddruhu T. pallidum subsp. pallidum. Na základě získaných dat byla provedena fylogenetická analýza jednotlivých zkoumaných skupin bakterií. Variabilní místa detekovaná v rámci poddruhu T. pallidum subsp. pallidum byla podrobena testování na klinických izolátech, aby byl zjištěn jejich potenciál pro typování. Všechny získané sekvence vyšetřených izolátů byly identické se sekvencemi kmene SS14.

Abstract:

Treponema pallidum is a Gram-negative bacterium of the family Spirochaetaceae which is an obligate human pathogen. This species includes 3 subspecies (subsp. pallidum, pertenue and endemicum) that cause different diseases with similar symptoms and epidemiology. T. pallidum subspecies can not be differentiated by either morphological or serological methods and their genomes revealed high degree of similarity. From the comparison of 4 complete genome sequences of the T. pallidum strains (Nichols, SS14, Mexico A, Samoa D), 4 loci with the highest sequence variability were selected (TP0304, TP0346, TP0515 and TP0558). These loci were completely sequenced using Sanger’s dideoxytermination method. The investigated strains included type strains of T. pallidum subsp. pallidum (n=11), T. pallidum subsp. pertenue (n=5), T. pallidum subsp. endemicum (n=2), T. paraluiscuniculi (n=1) and simian strain Fribourg-Blanc (n=1). For the TP0304 locus, a sequence of the one strain of T. pallidum subsp. pertenue strain was not obtained. In addition, two TP0346 locus sequences of T. pallidum subsp. pallidum strains were not obtained. Altogether, 162 single-nucleotide polymorphisms and 4 insertion/deletion sites were identified. The results confirmed the classification of strains to the subspecies and the existence of 2 groups of strains within subspecies T. pallidum subsp. pallidum. Based on obtained data, we inferred the phylogenetic relationships of each studied group of bacteria. Variable sites detected within the subspecies T. pallidum subsp. pallidum were tested using clinical isolates to determine their potential for molecular typing. All obtained sequences of tested isolates were identical to sequences of the SS14 strain.

Kľúčové slová

Treponema pallidum, syfilis, frambezie, bejel, původ syfilis, typování klinických izolátů, syphilis, yaws, origins of the syphilis, molecular strain typing

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 6. 2012
• Vedúci: prof. MUDr. David Šmajs, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biology / General Biology