גענאָם-ברייטע שאַצונגען פון רעקאָמבינאַציע, מוטאַציע און positive סעלעקציע ינספּירירן פאַרשידענע דרייווערס פון מיקאָבאַקטעריום באָוויס

א דאנק פארן באזוכן נאַטור. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע שטיצע פֿאַר CSS. פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר ניצט אַ נייַע ווערסיע פֿון בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירן דעם קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער זעלבער צייט, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועלן מיר ווייַזן זייטלעך אָן סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
גענאָם סיקווענסינג האט רעוויטאַליזירט דאָס פעלד פון ינפעקטיאָוס קראַנקייט פאָרשונג, אַנטפּלעקנדיק קראַנקייט עפּידעמיאָלאָגיע, פּאַטאָגענעסיס, באַלעבאָס-פּאַטאַדזשען ינטעראַקשאַנז, און די עוואָלוציאָנער פּראָצעס וואָס איז אויסגעשטעלט אויף פּאַטאַדזשאַנז. דער מיקאָבאַקטעריום טובערקולאָסיס קאָמפּלעקס (MTBC) באַטראַכט מיקאָבאַקטעריום באָוויס ווי איינער פון זייַנע כייַע אַדאַפּטיוו מיטגלידער וואָס פאַרשאַפן טובערקולאָסיס (TB) אין טעראַסטריאַל זויגערס, און איז אַ טיפּיש מאָדעל פון באַקטיריאַל עוואָלוציע. ווי אנדערע MTBC מיטגלידער, מיקאָבאַקטעריום באָוויס ווערט אנגענומען צו זיין אַ שטרענג קלאָנירט, פּאַמעלעך יוואַלווינג פּאַטאַדזשען, און עס איז קלאָר קיין צייכן פון רעקאָמבינאַציע אָדער האָריזאָנטאַל דזשין אַריבערפירן. אין דעם אַרבעט, מיר צולייגן קאַמפּעראַטיוו גענאָמיקס צו אַ גאַנץ גענאָם סיקוואַנס (WGS) דאַטאַסעט קאַמפּאָוזד פון 70 רינדער M. פון פאַרשידענע פּעדאַגריס (אייראָפּע און אפריקע) צו באַקומען ינסייץ אין די גענעטישע דייווערסיטי פון רינדער M. עוואָלוציאָנער מאַכט. דרייַ פאַרשידענע מעטהאָדס ווערן געניצט צו אָפּשאַצן די וואונדער פון רעאָרגאַניזאַציע. גלאָובאַלי, אַ קליין נומער פון רעקאָמבינאַציע געשעענישן זענען געווען יידענטאַפייד און באַשטעטיקט דורך צוויי אומאָפּהענגיק מעטהאָדס מיט סאָליד שטיצע. דאך, קאַמפּערד מיט מוטאַטיאָנס, רעקאָמבינאַציע האט אַ שוואַכער ווירקונג אויף די דייווערסיטי פון M. bovis (אַלגעמיין r/m = 0.037). דער אונטערשייד r/m דורכשניט באקומען אין דעם קלאָנאַל קאָמפּלעקס פון Mycobacterium bovis אין אונדזער דאַטן סעט איז קאָנסיסטענט מיט דער אַלגעמיינער באַגריף אַז דער גראַד פון רעקאָמבינאַציע קען ווערייִרן שטאַרק צווישן די ליניאַדזשעס אַסיינד צו דער זעלביקער טאַקסאָנאָמיש מינים. באַזירט אויף דעם אַרבעט, רעקאָמבינאַציע אין Mycobacterium bovis קען נישט זיין אויסגעשלאָסן, אַזוי עס זאָל זיין דער טעמע פון ​​ווייַטער השתדלות אין צוקונפֿט קאַמפּעראַטיוו גענאָמיק פאָרשונג, אין וועלכער WGS פון גרויס דאַטן סעץ פון פאַרשידענע עפּידעמיאָלאָגיש סצענאַריאָוז אַרום די וועלט איז קריטיש. אן נאָך אַנאַליסיס איז דעמאָלט דורכגעפירט אויף די קלענערער Mycobacterium bovis דאַטן סעט (n = 42) פון די מולטי-האָסט TB פּרעוואַלאַנס, און מער ווי 1,800 לאָסי ​​זענען יידענטאַפייד, פון וועלכע לפּחות איין שטאַם האט געוויזן אַ איין נוקלעאָטיד פּאָלימאָרפיזם (SNP). רובֿ (87.1%) זענען ליגן אין די קאָדירונג געגנט, און די גלאבאלע פאַרהעלטעניש פון ניט-סינאָנימע ענדערונגען (dN/dS) פון סינאָנים ענדערונגען יקסידז 1.5, וואָס ינדיקייץ אַז positive סעלעקציע איז אַ וויכטיק עוואָלוציאָנער קראַפט אויסגעאיבט אויף M. bovis. א העכערע פראפארציע פון ​​SNPs זענען דעטעקטירט געווארן אין גענעס רייך אין פונקציאנעלע קאטעגאריעס פון "ליפּיד מעטאבאליזם", "צעל וואנט און צעלולארע פראצעסן", און "צווישן מעטאבאליזם און רעספּיראציע", וואס אנטפלעקט זייער פאטענציאל אין דער ביאלאגיע און עוואלוציע פון ​​מיקאבאקטעריום באוויס וויכטיקייט. א נענטערע בליק אויף די גענעס אין די MTBC פארגייער וואס זענען נוטה צו האריזאנטאלער גענע טראנספער און אריינגערעכנט אין די 3R (DNA פארריכטונג, רעפליקאציע, און רעקאמבינאציע) סיסטעם אנטפלעקט דעם גלאבאלע דורכשניטלעכן נעגאטיווער ווערט פון טיידזשימא'ס D נייטראל טעסט, וואס ווייזט אויף פארגאנגענע סעלעקטיווע סקענירן. די לעצטע באהאנדלונג נאך באפעלקערונג אויסברייטונג איז נאך אלץ דער הויפט עוואלוציאנערער טרייבפאקטאר פארן פארלאנגטן פאטאגענען מיקאבאקטעריום באוויס צו קעמפן קעגן דעם באלעבאס.
מיקאָבאַקטעריום טובערקולאָז קאָמפּלעקס (MTBC) איז איינער פון די מערסט מצליח טאַקסאַ פון באַקטיריעלע פּאַטאַדזשענס און אַ טיפּיש פאַל פון באַקטיריעלע עוואָלוציע. אירע מיטגלידער ווייַזן איבעראשנד הויך נוקלעאָטיד אידענטיטעט אויף די גענאָמישע מדרגה (> 99%)1,2. פאַרשידענע MTBC עקאָטיפּעס קענען פאַרשאַפן טובערקולאָז (TB), וואָס איז אַן ינפעקטיאָוס גראַנולאָמאַטאָאָוס קראַנקייט, אין אַ ברייט קייט פון באַלעבאָס מינים פון מיקראָ-מאַמאַלז צו יומאַנז3,4,5. איצט, דער קאָמפּלעקס כולל יומאַנז [M. Tuberculosis (Mtb), Mycobacterium africanum] און כייַע-אַדאַפּטאַד פּאַטאַדזשענס (Mycobacterium bovis, Mycobacterium capitum, Mycobacterium pinnipedum, Mycobacterium microtobacter, Mycobacterium mongee, Mycobacterium miysani, Mycobacterium surika, "Bacillus chimpanzee" און "dassie")5,6. M. canettii (אויך באקאנט אלס "נאדאבאקטער גלאבראטא") די דורכשניטלעכע נוקלעאטיד אידענטיטעט מיט די פריער דערמאנטע מייקאבאקטעריע איז 98%, און פארגלייכנדיקע גענאמיק ארבעט האט געוויזן אז M. canettii און די רעשט פון MTBC האבן זיך לעצטנס אפגעטיילט פון דעם געמיינזאמען פארגייער.7 באטראכטנדיק דעם באגריף, רופן עטלעכע מחברים M. canettii מיטגליד פון MTBC 8.
MTBC ווערט סיסטעמאטיש באשריבן אלס א שטרענגער קלאנאלער קאמפלעקס, און זיין באפעלקערונג סטרוקטור ווערט קלאר רעגירט דורך פארקלענערטע דייווערסיטי, פלעשל-שטאפלען, סעלעקטיווער סקענירן, און גענעטישע דריפט9,10. אויב מיר נעמען אן אז קאמפלעקסע שטרענגע קלאנאלע עוואלוציע, ווי למשל פעלנדע פאלימאָרפיזמען, קען מען נישט צוריקשטעלן דורך רעקאמבינאציע. באזירט אויף דעם פרימיס, זענען די קאנסעקוטיווע געשעענישן פון די גענאמישע אויסמעקן פון די דיפערענציעלע ראיאן (RD) און TbD1 (Mtb ספעציפישע אויסמעקן 1 ראיאן) פארגעשטעלט געווארן אלס מאלעקולארע מארקערס פון MTBC עוואלוציע2,5,11. פארגלייכנדיקע גענאמיק און גאנצע גענאם סיקווענסינג (WGS) ארבעט שטיצט די צעטיילונג פון מענטש-אדאפטירטע מיטגלידער אין ניין ליניעס (Mycobacterium tuberculosis L1 ביז L4, L7, און L8; און Mycobacterium africanum L5, L6, און L9), ליניעס L2 ביז L4 האבן געטיילט אויסמעקן TbD1 ראיאן2,11,12,13. דערצו, ווערן פארגעשלאגן אז מיטגלידער וואס זענען צוגעפאסט צו בעלי חיים טיילן א געמיינזאמען פארהויז, וואס ווערט דעפינירט דורך קלאד-ספעציפישע אויסמעקונגען אין RD7, RD8, RD9 און RD102, 5, און 14.
האָריזאָנטאַלע גענע טראַנספער (HGT) און רעקאָמבינאַציע געשעענישן ווערן באַטראַכט זעלטן און פּאַסירן אין די אָוועס פון MTBC, אלא ווי די אַנדערע געשיכטע פון ​​​​די גאנצע MTBC מיטגליד15,16,17. צוויי פריע באַריכטן פון יוז און קאָלאַבאָראַטאָרן (2002) און גוטאַקער און קאָלאַבאָראַטאָרן (2006) האָבן סאַגדזשעסטיד אַז רעקאָמבינאַציע געשעענישן קען העלפֿן פאָרעם פּאָלימאָרפיזמען וואָס מאַרקירן ספּעציפֿישע לאָסי ​​אין M. tuberculosis שטאַמען18,19. די סיבות פֿאַר די קלאָרע מאַנגל פון רעקאָמבינאַציע אין MTBC זענען: (1) דער מעכאַנישער פּראָצעס און אָנווער פון פיייקייט פון HGT; (2) די זעלטנקייט פון HGT געשעענישן; (3) עס איז קיין געלעגנהייט פון רעקאָמבינאַציע געשעענישן אין די MTBC נישע14,17. לעצטנס, עטלעכע גאַנץ-גענאָם סיקוואַנסינג (WGS) שטודיעס געווענדט צו MTBC שטאַם 20 און Mycobacterium bovis 21 האָבן צוגעשטעלט באַווייַזן פון רעקאָמבינאַציע, די ערשטע צו ווייַזן אַז MTBC שטאַמען אָפט וועקסלען קליין DNA פראַגמאַנץ, אָבער רעכט צו לימיטעד נוקלעאָטיד סיקוואַנס ווערייישאַן, די געשעענישן נאָך דאָרט זענען נישט באמערקט.
מייקאָבאַקטעריום באָוויס איז דער מערסט אָפט געפינט MTBC מיטגליד פון בהמות (הויפּטזעכלעך רינדער), כאָטש עס קען אויך זיין אפגעזונדערט פון פריי-גייענדיקע און איינגעצוימטע ווילדע חיות4,22,23,24. M. bovis האט זיך עוואַלוציאָנירט אין פינף הויפּט קלאָנאַל קאָמפּלעקסן [אייראפעישער 1 (Eu1), אייראפעישער 2 (Eu2), אייראפעישער 3 (Eu3), אפריקאנער 1 (Af1) און אפריקע 2 (Af2)], לויטן ספּאָליגאָטייפּינג פּראָפיל, ספּעציפֿישע דילעשאַנז און איין נוקלעאָטיד פּאָלימאָרפיזמען (SNPs) 25, 26, 27, 28, 29 אין ספּעציפֿישע גענען. די קלאָנאַל קאָמפּלעקסן דעמאָנסטרירן די פֿאַרשיידענע סטרוקטור פון דער מייקאָבאַקטעריום באָוויס פּאָפּולאַציע און איר פֿאַרבינדונג מיט געאָגראַפֿישע געגנטן. דערצו, די לעצטע WGS ארבעט דורכגעפירט דורך זימפל און מיטארבעטער (2020) האט דיזיינט א פילאגעני באזירט אויף די SNP פון מיקאָבאַקטעריום באָוויס, מיט מער ווי 1,900 גענאָמען, וואָס ווײַזט אַז עס זענען לפּחות פיר פֿאַרשידענע ליניעס (גערופֿן Lb1 צו Lb1 צו Lb4), זיי זענען נישט גאָר קאָנסיסטענט מיט דעם פריער דעפינירטן קלאָנאַל קאָמפּלעקס, כאָטש געאָגראַפֿישע ספּעציפֿישקייט קען אויך באַשטעטיקט ווערן30. די מחברים האָבן דורכגעפֿירט דיפערענציעלע אַנאַליז פון פילאגעני און מאָלעקולאַרע דאַטירונג, אָבער האָבן נישט שטודירט רעקאָמבינאַציע30.
פריערדיגע ארבעט ניצנדיק פארשידענע מאלעקולארע טעכניקן, ווי ספאליגאטייפינג, MIRU-VNTR (מייקאבאקטעריעל אינטערספערסעד ריפּיט יוניט-וועריאַבאַל טאנדעם ריפּיט נומער), און לעצטע SNP טייפּינג האט אנטפלעקט א געוויסן לעוועל פון גענעטישע דייווערסיטי צווישן M. bovis שטאמען 31,32,33, 34,35. די דיפערענציאציע פון ​​גענעטישע וועריאציע איז געווארן א וויכטיג געצייג אין דער שטודיע פון ​​קראנקהייט עפידעמיאלאגיע, וואס איז נוצלעך פאר א טיפן פארשטאנד פון פאטאגענעסיס, ווירולענס און קראנקהייט טראנסמיסיע. די אויפקום פון די WGS מעטאד גיט די מעגלעכקייט צו אנטפלעקן די עוואלוציאנערע טרייב-פאקטארן וואס ווערן אויפגעשטעלט דורך די מייקאבאקטעריום באָוויס גענאם אין דעם פראצעס פון אדאפטאציע און אנהאלטונג צו פארשידענע באלעבאטים און עפידעמיאלאגישע סצענארן.
אין דעם ארבעט, ניצן מיר פארגלייכנדיקע גענאמישע אנאליזן אויף פארשידענע מייקאפלזמא באוויס דאטאסעטס (n=70), אריינגערעכנט איזאלאטן פון פארשידענע קלאנאלע קאמפלעקסן, צו באקומען איינבליקן אין דעם עוואלוציאנערן פראצעס פון מייקאפלזמא באוויס, ספעציעל צו אויפלעזן פילאגענעטישע באציאונגען און רעקאמבינאציע געשעענישן. אלס א צוגאב צו דעם אנאליז, איז א סוב-דאטן סעט פון M. bovis איזאלאטן (n = 42) באקומען פון א גוט-כאראקטעריזירטע מולטי-האסט טובערקולאטיס געגנט אין פארטוגאל 31,36 ווייטער אויסגעפארשט געווארן צו פארשטיין נישט-אידענטיטעט. די באלאנס צווישן דעם רעלאטיוון פארהעלטעניש פון זינען (dN) צו סינאנימע (dS) נוקלעאטיד סובסטיטוציעס, ווי אויך דעם עוואלוציאנערן ביישטייער פון ספעציפישע גענאמען דערמאנט אין דער ליטעראטור, זיי זענען 37,38 באקומען דורך MTBC פארגייער דורך HGT, און קאדירן 3R (DNA ריפער, רעפליקאציע, און רעקאמבינאציע) סיסטעם גען קאמפאנענטן 39. קלייבט גענעס באקומען דורך HGT ווייל זיי קענען רעפרעזענטירן אלטע פאלימאָרפיזמען, אזוי עס איז ערווארטעט אז זיי קענען אנטהאלטן א העכערן פראפארציע פון ​​סינאנימע ענדערונגען. די גענעס וואָס זענען אַרייַנגערעכנט אין דעם 3R סיסטעם זענען אויסגעקליבן געוואָרן ווײַל פֿריִערדיקע אַרבעט אויף M. tuberculosis שטאַמען האָט אָנגעוויזן אויף אַלגעמיינע נעגאַטיווע/רייניקונג סעלעקציעס וואָס אַרבעטן אויף די גענעס, און זיי קענען שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין עוואָלוציע 39. נאָך אַ ציל פֿון דער אַרבעט איז צו פֿאַרשטיין די עקזיסטענץ פֿון רעאָרגאַניזאַציע געשעענישן. פֿאַר דעם סיבה, באַטראַכטנדיק אַז אונדזער דאַטאַסעט פֿון פּאָרטוגאַל כּולל בלויז די גענאָמען פֿון אייראָפּעיִשן קלאָן קאָמפּלעקס 2 און די שטאַמען וואָס האָבן נישט צוגעטיילט דעם קלאָן קאָמפּלעקס, האָבן מיר באַשלאָסן צו אַרייַננעמען עפֿנטלעך צוטריטלעכע גענאָם דאַטן צו לעסאָף באַקומען אַ רעפּרעזענטאַטיוו פֿון אַלע קלאָן קאָמפּלעקסן, און פֿאַרבעסערן די ראָובאַסטקייט און ברייטקייט פֿון רעזולטאַטן.
42 ניי סיקווענסט מייקאָפּלאַזמאַ באָוויס גענאָמען פון דער פּאָרטוגעזישער ענדעמישער מולטי-האָסט טובערקולאָז סצענע (דעטאַלן אונטן), פריער כאַראַקטעריזירט פון אַן עפּידעמיאָלאָגישער פּערספּעקטיוו36, זענען דער צענטער פון דער דאָזיקער אַרבעט. באַטראַכטנדיק אַז דער דאַטן-זאַמלונג פון פּאָרטוגאַל האט בלויז פארשטייערס פון די אייראפעישע 2 קלאָן קאָמפּלעקסן און שטאַמען אָן באַשטימטע קאָמפּלעקסן, איז עפנטלעך צוטריטלעכע גאַנצע-גענאָם סיקווענסינג דאַטן צוגעגעבן געוואָרן צו יקספּאַנדירן דעם דאַטן-זאַמלונג וואָס כולל אַלע פארשטייערס פון די M. bovis קלאָן קאָמפּלעקסן. דעריבער, דריי גאַנצע-גענאָם סיקווענסינג דאַטן-קוואַלן זענען געניצט געוואָרן אין דער דאָזיקער אַרבעט: גאַנץ/דראַפט גענאָם אַסעמבלי, ביז 10 סקאַפאָולדז סטאָרד אין NCBI (נאַציאָנאַלער צענטער פֿאַר ביאָטעכנאָלאָגיע אינפֿאָרמאַציע) (n = 15 איזאָלאַטן); סטאָרד אין SRA (די Illumina fastq טעקע פון ​​די סיקוואַנס לייענען אַרכיוו) רעפּרעזענטירט די קאָמפּלעקסע דייווערסיטי פון M. bovis קלאָונז (n = 12 איזאָלאַטן)30; און 42 ניי סיקווענסט גענאָמען פון פּאָרטוגאַל. מייקאָבאַקטעריום באָוויס BCG (Bacille Calmette-Guerin) איז געווען אויסגעשלאָסן פון דער NCBI זוכן. M. bovis AF2122/97 ווערט געוויינטלעך גענוצט אלס א רעפערענץ גענאָם צו ווערן אריינגענומען אין דעם דאטן-זאמלונג. צוליב דעם וואס דער גאנצער גענאָם סיקווענס וואס ווערט רעפרעזענטירט דורך דעם אפריקאנישן 1 קלאָנירונג קאָמפּלעקס איז נישט צוטריטלעך פונעם ציבור, און דער קליינער צאל גענאָמען פון רעפּרעזענטאַטיווע שטאַמען פון Af2 און Eu1, איז די אָריגינעלע סיקווענסינג דאַטן וואס זענען צוגעשטעלט געווארן דורך SRA גענוצט געווארן אין די פעלער. די ארבעט פון Zimpel און זיינע מיטארבעטער (2020) האט געהאלפן צו אידענטיפיצירן דעם גענאָם פון דעם פריער דערמאנטן קלאָנירונג קאָמפּלעקס און האט געהאלפן אויסקלייבן Mycobacterium bovis פאר ארייננעמען אין דעם דאטן-זאמלונג. פאר Eu3, ווערט נאר איין טיפ גענאָם באשריבן (Branger et al., 2020), אזוי אז דער גענאָם וואס מיר נעמען אריין איז א באזונדערער רעפרעזענטאטיוו פונעם Eu3 קאָמפּלעקס.
גלאבאל, די דאטן-זאמלונג נעמט אריין 70 רינדער M. bovis אפגעזונדערט פון 8 באלעבאס מינים, פארשפרייט אין 12 לענדער פון 1985 ביז 2016. 36 מינים זענען באצייכנט אלס Eu2, 7 מינים זענען Eu1, 1 מינים איז Eu3, 3 מינים זענען Af1, 4 מינים זענען Af2 און 19 זענען נישט צוגעשריבן צו קיין קלאנאלן קאמפלעקס (דעטאלן אונטן). די דעטאלירטע אינפארמאציע (אריינגערעכנט די צוטריט נומער) פון Mycobacterium bovis גענוצט אין די שטודיע ווערט געוויזן אין טאבעלע 1 און צוגאב טאבעלע 1.
42 ניי סיקווענסט גאנצע גענאָמען פון מיקאָבאַקטעריום באָוויס פון פּאָרטוגאַל'ס כייַע טובערקולאָז האָטספּאָטס און פאַרשפּרייט פֿאַר מער ווי 12 יאָר זענען דער צענטער פון דעם לערנען, ווי פּאָטענציעל וויילדלייף-בהמה קראַנקייט סיסטעמען זענען קעסיידער מאָניטאָרעד 31,36 (סאַפּלעמענטאַרי בילד 1). לויט סאַבסאַקוואַנט פּראָצעדורן, די סטריינז זענען אפגעזונדערט פון רינדער (n = 14), רויט הערש (n = 16) און ווילד חזיר (n = 12) פון 2003 צו 2015: זאַמלען און האַנדלען אַנימאַלס אין לויט מיט די רעקאַמענדיד פּראָטאָקאָל גיידליינז די געוועב סאַמפּאַלז זענען אין די OIE טעראַסטריאַל כייַע האַנדבוק און זענען ינאָקולאַטעד אויף סטאָונברינק און לעווענשטיין-יענסען פּירווואַט האַרט מעדיום און פליסיק מעדיום. די קולטורן זענען ינקובייטיד ביי 37 °C און וווּקס איז אָפּגעשטעלט אַמאָל אַ וואָך פֿאַר לפּחות 12 וואָכן. די קאָלאָניעס זענען סטאָרד גלייַך אין אַ גליסערין לייזונג ביי -80ºC. אין דעם מיקאָבאַקטעריום סעלעקטיוון מעדיום (Middlebrook 7H9, BD Diagnostics), זענען די אָריגינעלע אַרכיווירטע מוסטערן דורכגעגאַנגען דורך אַן איינציקן אין וויטראָ דורכגאַנג אין וויטראָ צו באַקומען די DNA פון דער WGS פּראָגראַם. פֿאַר דעם, איז די געפֿרוירענע קולטור לאַגער לייזונג באַרייכערט געוואָרן מיט 5% נאַטריום פּירווואַט און 10% ADS (50 ג אַלבומין, 20 ג גלוקאָזע, 8.5 ג נאַטריום קלאָריד אין 1 ל וואַסער) אויף Middlebrook 7H9 ביי 37°C Retrain. נאָך 4 וואָכן פון וווּקס, איז דער מעדיום באַנייט געוואָרן און די קולטור איז רעגולער מאָניטאָרירט געוואָרן ביז וווּקס איז באמערקט געוואָרן. די צעלן זענען געזאַמלט געוואָרן דורך צענטריפוגאַציע, די פּעלעט איז ווידער סוספּענדירט געוואָרן אין 500 µL פאָספֿאַט באַפֿערד סאַלין (PBS), געהייצט ביי 99 °C פֿאַר 30 מינוט, סענטריפוגירט, און דער סופּערנאַטאַנט איז געהאַלטן געוואָרן ביי -20 °C ביז WGS. אַלע פּראָצעדורן ווערן דורכגעפֿירט אין לעוועל 3 ביאָסעפֿעטי פאַסילאַטיז.
די WGS פּאָר-ענד גענאָם ביבליאָטעק ווערט צוגעגרייט מיטן אייגנאַרטיקן אינדעקס פון יעדן DNA מוסטער, און ניצט Illumina MiSeq (2 × 250 פּב) (40 מוסטערן) און HiSeq (2 × 150 פּב) (צוויי איזאָלאַטן) טעכנאָלאָגיע (Eurofins Genomics, דייטשלאַנד) פֿאַר סיקווענסינג. לויט די אינסטרוקציעס פֿונעם פאַבריקאַנט, ניצט דעם Illumina Genome Analyzer מיט אַ טאָפּל-ענדעד מאָדול אַטאַטשמענט צו סיקווענסינג די גענאָמישע DNA, און ניצט דעם Nextera XT DNA Library Prep Kit פֿון Illumina צו קאָנסטרויִרן די ביבליאָטעק.
נעמענדיג אין באטראכט די דאטן וואס זענען צוריקגעקומען פון די SRA (n = 12), קען די אידענטיפיקאציע פון ​​דעם קלאן קאמפלעקס גענוצט ווערן אלס די מעטאדאטן פון דער קארעספאנדירנדער פובליקאציע 30, 41, 43. ווען מען באטראכט דעם גאנצן גענאם, אחוץ פאר Mycobacterium bovis AF2122/97 און Mycobacterium bovis 3601, וועלכע זענען אנערקענטע מיטגלידער פון די Eu1 און Eu3 קלאנאל קאמפלעקס 25, 29, בהתאמה, איז עס דאס זעלבע ווי דער גאנצער גענאם פון Mycobacterium tuberculosis H37Rv (NCBI צוטריט נומער NC_000962.3). גענאם אויסריכטונג ווערט דורכגעפירט מיט MAFFT (multiple alignment program of amino acid or nucleotide sequence, version 7.458) און פאראמעטער -addfragments48. דערנאך, זוכט מען פאר דער אפוועזנהייט פון פארשידענע קלאנאל קאמפלעקסן און/אדער דער אנוועזנהייט פון SNP אייגנשאפטן.
די ניי סיקווענסט Mycobacterium bovis (n = 42) און די אריגינעלע לייענונגען פון די צוזאמענגעשטעלטע גענאָם דראַפט (n = 3) שטעלן אין איינקלאַנג דעם קאָמפּלעקס מיטן רעפערענץ גענאָם Mycobacterium tuberculosis H37Rv דורך די vSNP פּייפּליין און די אנוועזנהייט פון די דילישאַן און/אָדער SNP פֿעיִקייטן פון פאַרשידענע קלאָונז. א זוכעניש איז דורכגעפירט געוואָרן.
זאַמלען אינפֿאָרמאַציע פֿון דעם מאַנגל פֿון פֿעיִקייטן און/אָדער דעם בייַזייַן/אַוועזנהייט פֿון SNP און ספּאָליגאָטייפּינג פּראָפֿילן צו צוטיילן גענאָמישע דאַטן צום קאָרעספּאָנדירנדיקן קלאָנאַלן קאָמפּלעקס. פֿאַר די פֿיר דראַפֿט אַסעמבליס, קען מען נישט אָפּשאַצן דעם ספּאָליגאָטייפּינג פּראָפֿיל, אַזוי זיי זענען אַרייַנגערעכנט אין דער "קיין קאָמפּלעקסיטעט" גרופּע.
דער ביאאינפארמאטיקס וואָרקפלאָו וואָס ווערט נאכגעפאָלגט דורך דעם אַרבעט הייבט זיך אָן פון דע נאָוואָ אַסעמבלי און מאַפּינג צו אַ רעפערענץ סטראַטעגיע, מיטן ציל צו אויספאָרשן רעקאָמבינאַציע געשעענישן און ספּעציפֿישע גענאָם פּאָלימאָרפיזמען. פיגור 1 גיט אַ פלוסטשאַרט פון די טריט וואָס ווערן נאכגעפאָלגט. פֿאַר רעקאָמבינאַציע אַנאַליז, ווערן אַלע גענאָמען גענוצט צו פאַרגרעסערן די ראָובאַסטנאַס פון אינפֿעראַנסיז און פֿאַרבונדענע ינדיקאַטאָרן.
כּדי צו רעדוצירן טעותים אין דער דזשענעריישאַן פון גענאָם קאָנסענסוס סיקוואַנסן, האָבן מיר ערשט באַקומען דע נאָוואָ אַסעמבלי, און דערנאָך באַקומען קאָר קייפל אַליינמאַנץ. די יוניסייקלער פּייפּליין איז איצט בנימצא ביי https://github.com/rrwick/Unicycler49 און ווערט גענוצט צו דורכפירן דע נאָוואָ אַסעמבלי פון 54 סיקוואַנסט גענאָמען (42 ניי סיקוואַנסט און 12 פאַסטקי טעקעס ריקאַווערד פון SRA). אין קורץ, איידער אַסעמבלי פון קראַץ, איז לייענען קוואַליטעט אַנאַליסיס דורכגעפירט געוואָרן אין פאַסטקיו ווערסיע 0.11.7 (https://github.com/s-andrews/FastQC), און טריממאָמאַטיק ווערסיע 0.36 (אָפּציע "שניידן אַדאַפּטערז און אנדערע לייטינג-ספּעציפֿיש סיקוואַנסן פון רידז" און "שניידן באַזעס פון די סוף פון די לייענען, אויב נידעריקער ווי די שוועל קוואַליטעט פון 20" זענען געווענדט) (http://www.usadellab.org/cms/?page= trimmomatic) 50. דערנאָך, SPAdes optimizer49 איז גענוצט פֿאַר גענאָם אַסעמבלי, און פּילאָן ווערסיע 1.1851 איז גענוצט פֿאַר נאָך-אַסעמבלי אָפּטימיזאַציע. א קאנסערוואטיווע ברידזשינג מאָדע איז אויסגעקליבן געוואָרן צו פֿאַרמייַדן אומרעכטע פֿאַרזאַמלונג, און די k-mer גרייס איז געזוכט און אויסגעקליבן געוואָרן צווישן 20% און 95% פֿון דער לייענ-לענג. פֿאָלגט די SPAdes גיידליינז און באַטראַכט די לייענ-גרייס, ויסמעקן קאָנטיגס קלענער ווי 300 bp, און באַשטעטיקן אַ 20 לייענ-טיפֿקייט קאַווערידזש קאַטאָף פֿון 52. אין דער דע נאָוואָ פֿאַרזאַמלונג סטראַטעגיע, זענען גענאָמישע געגנטן ווי די העכסט ריפּעטיטיוו פּראָלין-גלוטאַמאַט (PE) און פּראָלין-פּראָלין גלוטאַמאַט (PPE) פּאַראַלאָגס נישט אַוועקגענומען געוואָרן.
די קוואַליטעט פון דער דע נאָוואָ אַסעמבלי ווערט אָפּגעשאַצט דורך די QUAST פּייפּליין (http://quast.sourceforge.net/quast.html), וואָס ערמעגלעכט די באַנייאונג פון די קאָנטיג און די M. bovis AF2122/97 רעפערענץ גענאָם (NCBI אַקסעסשאַן נומער LT708304.1) מאַפּינג (זען סאַפּלעמענטאַרי טיש 1 פֿאַר קוואַליטעט פּאַראַמעטערס).
מיט דער הילף פון די vSNP פּייפּליין (https://github.com/USDA-VS/vSNP), ווערט די FASTQ טעקע פון ​​די ניי סיקווענסט M. bovis פון Illumina סיקווענסינג פארגליכן מיט די M. bovis AF2122/97 רעפערענץ גענאָם (LT708304.1)). לויט די בעסטע פּראַקטיק רעקאָמענדאַציעס פון די Genome Analysis Toolkit (GATK) 53, 54, 55, צולייגן סטאַנדאַרט פילטער פּאַראַמעטערס אָדער וואַריאַנט מאַסע סקאָרז פֿאַר ריקאַליבריישאַן. די רעזולטאַטן ווערן געפילטערט ניצן די לאָואַסט SAMtools מאַסע סקאָר פון 150 און AC = 2. אויך ניצן Kraken (http://ccb.jhu.edu/software/kraken/) צו קאָנטראָלירן די לייענונגען צו ויסשליסן קאַנטאַמאַניישאַן. די vSNP פּייפּליין געניצט צו מאַפּן צו סיקוואַנס סטראַטעגיעס אין אונדזער אַרבעט ונטערזוכט אַ סעריע פון ​​דעפינירט SNPs און טאַרגאַץ, און אויך יקסקלודז געמישט ינפעקציע סצענאַריאָס. די לייענען גענאָם קאַווערידזש איז בעסער ווי 99% (סאַפּלעמענטאַרי טיש 1).
כדי צו פארמיידן מאַפּינג ערראָרס און פאַלשע SNPs, פילטער אויס אַ וואַריאַנט אין די פאלגענדע פאלן: (1) עס איז געשטיצט דורך ווייניקער ווי 20 לייענונגען, (2) עס איז געפֿונען מיט אַ אָפטקייט פון ווייניקער ווי 0.9, (3) עס איז אין לפּחות איין שטאַמען, אָבער לפּחות עס זענען גאַפּס אין אן אנדער שטאַמען. די אינטעגרירטע גענאָמיקס וויוער (IGV) ווערסיע 2.4.19 (http://software.broadinstitute.org/software/igv/)56 איז געניצט געוואָרן צו וויזועל וועריפיצירן SNPs און פּאָזיציעס מיט מאַפּינג אָדער אַליינמאַנט פּראָבלעמען. זינט די פּראָלין-גלוטאַמאַט (PE) און פּראָלין-פּראָלין גלוטאַמאַט (PPE) גענעס זענען העכסט דופּליקירט און זענען טייל פון אַ מולטי-גענע משפּחה, ווערן זיי לייכט מיספאַרשטאַנען דורך Illumina סיקוואַנסינג און מיסמאַפּינג, אַזוי זיי זענען בילכער. די מייקאָבאַקטעריאַל ביאָאינפאָרמאַטיקס וואָרקפלאָו האט אַוועקגענומען מיטגלידער פון די טובערקולאָז קאָמפּלעקס ווען מען ניצט די סטראַטעגיע פון ​​מאַפּינג צו סיקוואַנסינג צו באַשטעטיקן SNPs. דעריבער, האָבן מיר אויסגעפילטערט PE/PPE גענעס און אינדעלס פון דער אַנאַליז.
לויט באָוויליסט (http://genolist.pasteur.fr/BoviList/), ווערן אַלע SNPs צעטיילט אין פונקציאָנעלע קאַטעגאָריעס. די SnpEff פּייפּליין (https://pcingola.github.io/SnpEff/) ווערט גענוצט צו אויסרעכענען SNP קאָנסעקווענצן (סינאָנימע אָדער נישט-סינאָנימע ענדערונגען). ער האט באשאפן א נייע דאַטאַבייס פון Mycobacterium bovis AF2122/97 גענאָם (LT708304.1).
די קערן גענאָם קייפל אַליינמאַנט איז דורכגעפירט געוואָרן מיט Parsnp v1.2, איצט פֿאַרפֿיגבאר ביי https://github.com/marbl/parsnp57, ניצנדיק 69 גאַנצע גענאָמען/דראַפֿט אַסעמבליז (מיט אָפּציע -c) און M. bovis AF2122/97 (LT708304.1) ווערט גענוצט ווי אַ רעפֿערענץ. פֿיר קערן קייפל אַליינמאַנץ זענען דורכגעפירט געוואָרן: בלויז די מיטגלידער פֿון דעם Eu2 קלאָנינג קאָמפּלעקס (n = 37), אַרייַנגערעכנט אַלע מיטגלידער פֿון דעם אייראָפּעיִשן קלאָנינג קאָמפּלעקס (n = 44), אַרייַנגערעכנט דעם פֿאַרבינדונג פּונקט פֿון דעם אייראָפּעיִשן און אַפֿריקאַנישן קלאָנינג קאָמפּלעקס (n = 51), און אַרייַנגערעכנט אַלע Mycobacterium bovis אין דער שטודיע (n = 70).
די קערן אַליינמענט דזשענערירט דורך Parsnp ווערט גענוצט צו אויספירן דעם מאַקסימום ליקעליהאָאָד (ML) פילאָגענעטישן בוים ניצנדיק CIPRES סייענס גייטוויי v3.3 (http://www.phylo.org/)58 ניצנדיק RAxML, און דורכפירן 1000 גיידעד רעפּליקאַציעס.
דריי פֿאַרשידענע אַלגעריטמען און ביאָאינפאָרמאַטיק מכשירים ווערן גענוצט צו קאָנטראָלירן די אנוועזנהייט פון רעקאָמבינאַציע געשעענישן אין פּאַראַלעל: SplitsTree4 ווייכווארג, Gubbins (נישט-פּאַרטייישע לינעדזש דורך רעקאָמבינאַציע אין נוקלעאָטיד סיקוואַנסן) פּייפּליין, און RDP4 (רעקאָמבינאַציע דעטעקציע פּראָגראַם, ווערסיע ביתא 4.101) ווייכווארג.
די שפּאַלטן דעקאָמפּאָזיציע מעטאָדע וואָס איז אימפּלעמענטירט אין SplitsTree4 v4.15.1 (http://www.splitstree.org/)59 ווערט גענוצט צו רעכענען די וואָרצללאָזע פילאָגענעטישע נעץ, ניצנדיק דעם Phi טעסט פֿאַר סטאַטיסטישע וועריפיקאַציע, און דער באַדייטונגס-שוועל איז p = 0.05. די קערן מולטי-אַליינמענט אַנאַליז פון Parsnp ווערט גענוצט ווי אינפוט, און די שפּאַלטן דעקאָמפּאָזיציע ווי אַ נעץ סטאַנדאַרט ווערט רעאַליזירט.
גובינס פּייפּליין v2.3.1 (https://github.com/sanger-pathogens/gubbins60 לויפט מיט פעליקייט פּאַראַמעטערס ווי נאָך אַ וועג צו אָפּשאַצן די פּראַל פון רעקאָמבינאַציע אויף מייקאָבאַקטעריום באָוויס. דער אַלגערידאַם ימפּלאַמענטאַד אין די פּייפּליין רעקאָנסטרויִרט די באַטייַטיק קלאָן ליניאַזש די גאַנצע גענאָם/דראַפט אַסעמבלי פון אונדזער דאַטן סעט און די רעפערענץ גענאָם (באָוויין באָוויד AF2122/97, LT708304.1) זענען קעגנצייַטיק; און סקענען די פּאָזיציע פון ​​די SNP אויף יעדער צווייַג פון די בוים צו דעטעקטירן די SNP קלאַסטער רעפּרעזענטייטינג די רעקאָמבינאַציע געשעעניש. די נול פון די צווייַג אַננעמען אַז עס איז קיין רעקאָמבינאַציע געשעעניש, וואָס מיטל אַז די SNPs וואָס פאַלן אויף די צווייַג זאָל זיין יוואַנלי פאַרשפּרייט. די קאָר קייפל אַליינמאַנט פון Parsnp און די בעסטער סקאָרד ML בוים פון RAxML זענען געניצט ווי אַרייַנשרייַב טעקעס.
צום סוף, כדי צו באשטעטיגן דעם רעארגאניזאציע געשעעניש פארגעשלאגן דורך דעם גובינס פּייפּליין, ווערן די זעקס אַלגעריטמען אימפלעמענטירט אין RDP467 (RDP61, GENECONV62, Bootscan63, Maxchi64, Chimaera65 און SiScan66) אנגעווענדט צו Parsnp'ס קערן מולטיפּלע אַליינמענט אונטער דיפאָלט סעטטינגס. מיר האבן באשלאסן אז לפחות דריי פון די אַלגעריטמען אימפלעמענטירט אין RDP4 מוזן קאנסיסטענט דעמאנסטרירן א וויכטיגן סיגנאל צו באשטעטיגן יעדן רעקאָמבינאציע געשעעניש.
באַטראַכטנדיק אַז ביידע גובינס און RDP ווייכווארג זוכן רעקאָמבינאַציע סיגנאַלן דורך קאָנטראָלירן די קערן קייפל אַליינמאַנץ אין אַ פֿענצטער פון ביז 500 bp, און באַשטעטיקן אַז די אַרייַננעמען פון PE/PPE גענעס בעשאַס דע נאָוואָ אַסעמבלי וועט נישט אַריינמישן זיך מיט די רעקאָמבינאַציע סיגנאַלן געפֿונען, ווייטערדיקע אַנאַליז ווערט געטאָן דורך האָמאָלינעאַריטי קאָנטראָלירן די געגנט פון די גענע וואָס ידענטיפיצירט די רעקאָמבינאַציע געשעעניש. די סינלינעאַר מאַפּע ניצן די גאַנצע גענאָם איז געווען קאַנסטראַקטאַד ניצן MAUVE-multi-genome אַליינמאַנט (http://darlinglab.org/mauve/mauve.html) צו ויסשליסן לאָקאַלע גענאָם טראַנסלאָקאַציעס אָדער ינווערסשאַנז. אין דערצו, די גאנצע גענאָם איז געניצט צו דורכפירן האָמאָלינעאַריטי אַנאַליז אויף די אַמינאָ זויער סיקוואַנס דורך די SyntTax וועב סערווער (https://archaea.i2bc.paris-saclay.fr/SyntTax/).
א טיפערע אנאליז פון די גענאם דאטן סעט באקומען פון די פארטוגעזישע מולטי-האסט טובערקולאָז סיסטעם איז צו קאָנטראָלירן די פּאָלימאָרפיזם פון די גענעס דערמאנט אין דער ליטעראַטור. די גענעס זענען 37,38 און די גענע וואָס קאָדירט 3R באקומען דורך די MTBC אָוועס דורך HGT (DNA ריפּער, רעפּליקאַציע און רעקאָמבינאַציע) סיסטעם קאָמפּאָנענטן 39. ניצן ClustalX v2.1 (http://www.clustal.org/clustal2/) און ניצן DnaSP v6.12.03 (http://www.ub.edu/dnasp/) צו רעכענען גענע דייווערסיטי און נוקלעאָטיד דייווערסיטי (π) און טאַדזשימאַ'ס D נויטראַל טעסט פּאַראַמעטער אַרייַנשרייַב.
א מאַקסימום ליקעליהאָאָד (ML) פילאָגענעטישער בוים באַזירט אויף 69 מיקאָפּלאַזמאַ באָוויס איזאָלאַטן און רעפערענץ גענאָמען איז באַקומען געוואָרן (פיגור 2A). קאַמפּערד מיט איין-גענע-באַזירטע ביימער אָדער מולטי-לאָקוס-באַזירטע ביימער, דערמעגלעכט די סטראַטעגיע די דזשענעריישאַן פון מער שטאַרקע ביימער וואָס כאַפּן נישט די וועריאַביליטי פון די גאנצע גענאָם און דעריבער ווייַזן אַ נידעריקער פיייקייט צו דיסקרימינירן צווישן מינים 68,69. די טאָפּאָלאָגישע סטרוקטור פון די ML ​​בוים איז געוויינטלעך קאָנסיסטענט מיט די קאָמפּלעקס קלאַסיפיקאַציע פון ​​קלאָונז. די גענאָם פון Eu2 איז קלאַסטערד אין אַ צווייַג, און די גענאָם פון Af1 איז אויך קלאַסטערד צוזאַמען (פיגור 2A). דער רעזולטאַט איז אויך קאָנסיסטענט מיט די באַקאַנטע עוואָלוציאָנערע שייכות פון מיקאָבאַקטעריום באָוויס, דאָס הייסט, עס איז אַ גרויס חילוק צווישן די Eu1 מיטגליד און די גרופּע וואָס באַשטייט פון אַלע אנדערע קלאָנאַל קאָמפּלעקסן און גענאָמען, אָבער די קלאָנאַל קאָמפּלעקס 30 איז נישט ספּעסיפיצירט. די קליינע אומקאנסיסטענץ צווישן דעם קלאנאלן קאמפלעקס און דער באציאונג באמערקט אויפן פילאגענעטישן בוים קען מען מסביר זיין דורך דעם פאקט אז דער קלאנאלער קאמפלעקס ווערט באשריבן באזירט אויף ספעציפישע גענאמישע געגנטן, בשעת דער פילאגענעטישער בוים איז באזירט אויף קייפל אליינמענטס פון קערן גענאמען וואס רעפרעזענטירן דעם גאנצן גענאם.
דער מאַקסימום ליקעליהאָאָד פילאָגענעטישער בוים (GTR) איז קאָנסטרויִרט באַזירט אויף דער קערן גענאָם אַליינמענט פון די מיקאָבאַקטעריום באָוויס גענאָם איידער (A) און נאָך (B) באַזייַטיקונג פון די רעקאָמבינאַציע פּלאַץ. די צווייַג פארבן רעפּרעזענטירן די מיקאָבאַקטעריום באָוויס קלאָן קאָמפּלעקס: אייראָפּע 1 איז לילאַ, אייראָפּע 2 איז רויט, אייראָפּע 3 איז בלוי, אפריקע 1 איז אָראַנדזש, און אפריקע 2 איז גרין. דער בוים איז וואָרצלט און געצייכנט צו מאָסשטאַב, און די צווייַג לענג איז געמאסטן ווי אַ פאַרבייַט פֿאַר יעדער פּלאַץ.
דער מיקאָבאַקטעריום טובערקולאָז קאָמפּלעקס ווערט באַשריבן ווי קלאָנאַל עוואָלוציאָנירט, און רובֿ פון די באַווייַזן וואָס האָבן זיך אָנגעזאַמלט איבער די יאָרן שטיצן די געדאַנק אַז אָנגייענדיקע HGT און רעקאָמבינאַציע געשעענישן וועלן נישט פּאַסירן אויף דעם דעטעקטאַבאַלן לעוועל פון MTBC15,17,18.
פריערדיגע ארבעט האט געוויזן אז עס קען זיין באגרענעצטע רעקאמבינאציע צווישן MTBC שטאמען20,21, בשעת אנדערע האבן נישט געקענט אידענטיפיצירן מעסטבארע רעקאמבינאציע געשעענישן70,71. דיסקוטירט איבער דעם ענין מיטן פאקוס אויף Mycobacterium bovis, וואס איז אנדערש פון דער פריערדיגער ארבעט וואס האט נאר באטראכט Mycobacterium tuberculosis 70,71; אדער באטראכט MTBC אלס א גאנצע, מיט כמעט קיין M. bovis וואס רעפרעזענטירט 20; אדער באטראכט נאר באגרענעצטע בהמה פראקציעס. די מייקאבאקטעריע דאטאסעט, אין דעם ארבעט, זענען דא א סך הכל פון 70 שטאמען, וואס רעפרעזענטירן אלע קלאנאלע קאמפלעקסן, גענוצט צו סקרינען פאר רעקאמבינאציע. די דאטא סעט איז סקאלירט לויט פיר קומולאטיווע לעוועלס: (1) Eu2 מיטגלידער, (2) אלע אייראפעאישע קלאן קאמפלעקס מיטגלידער (ד.ה. אייראפע), (3) אייראפעאישער און אפריקאנישער קלאן קאמפלעקס (Eu + Af) און (4) די גאנצע דאטא זאמלונגען (אריינגערעכנט גענאמען וואס זענען נישט אריינגערעכנט אין קיין קלאנירונג קאמפלעקסן וואס זענען שוין באשריבן).
כדי ווייטער צו שטודירן די היפּאָטעזע, איז דורכגעפירט געוואָרן אַ שפּאַלט-דעקאָמפּאָזיציע נעץ צו אָפּשאַצן די אָפּוועזנהייט פון רעקאָמבינאַציע געשעענישן צווישן גענאָמען, ווייל די מעטאָדע קען וויזואַליזירן די אָוועסדיקע באַציִונג צווישן יחידים און ווייַזן קאָנפליקטירנדיקע פילאָגענעטישע סיגנאַלן. אַלע פיר דאַטן סעטס אין דער אַנאַליז האָבן באַשטעטיקט די עקזיסטענץ פון שלייפן אין דער נעץ (דאָס הייסט, געביטן וואָס קאָנווערדזשירן נישט אין אַן איינציקן בוים), אָבער דער Phi טעסט האט נישט קיין סטאַטיסטישע שטיצע (Eu2, p = 0.0956; אייראָפּע, p = 0.1637; Eu + Af p = 0.2774; דער גאַנצער דאַטן סעט p = 0.2451), וואָס גיט שלעכטע באַווייַזן פֿאַר דער עקזיסטענץ פון רעאָרגאַניזאַציע געשעענישן (פיגור 3A-D).
אין אייראָפּע 2 גענאָמען (n = 37) (A), אייראָפּעיִשע גענאָמען (n = 44) (B), אייראָפּעיִשע און אַפֿריקאַנישע גענאָמען (n = 51) (C) און דער גאַנצער דאַטן-זאַמלונג (n = 70) (D).
נאך דעם אנאליז, און נעמענדיג אין באטראכט די ציקלישע אבזערוואציעס אין אלע נעטוואורקס, איז דער רעקאנסטרוקציע אלגאריטם וואס איז אימפלעמענטירט געווארן אין די גובינס פייפליין אנגעווענדעט געווארן צו רעקאנסטרואירן די קלאנאלע ליניע און צו דערגאנצן די שאצונג פון די ווירקונג פון די רעקאמבינאציע אויף די M. bovis גענאם. אויסרעכענען די קומולאַטיווע צאל רעקאמבינאציע געשעענישן, רוב פון וועלכע זענען פארגעקומען אין טערמינאלע צווייגן (דאס הייסט, אין איין גענאם) (טאבעלע 2). די אינדיקאטארן ווייזן די קאנסיסטענץ פון די גאנצע דאטן סעט און ווייזן אז די פרעקווענץ פון רעקאמבינאציע געשעענישן איז 200 ביז 300 מאל די פון מוטאציעס. אזוי שנעל ווי דער rho/theta פאראמעטער וואס רעפרעזענטירט די רעלאטיווע ראטעס פון רעקאמבינאציע און פונקט מוטאציעס אויף די צווייג שיינט צו זיין צווישן 0.0037 און 0.0056 (טאבעלע 3). לעצטנס, די פובליצירטע ארבעט פון די 38 M. bovis שטאַם האט געוויזן א העכערן rho/theta ווערט (rho/theta = 0.1) ווי באקומען אין דעם דאַטאַסעט, אָבער די ארבעט פון פּאַטאַנע און קאָלעגן האבן גענוצט רעפערענץ-באַזירטע אַסעמבלי צו אויספירן רעקאָמבינאַציע פּאַראַמעטערס. א פּראָצעדוראַלע דעטאַל, רעכט צו דער אַסעמבלי פּראָצעדור, איז געווען פֿאַרבונדן מיט דער שעפע פון ​​פּוטאַטיווע רעקאָמבינאַציע געשעענישן אין דעם טערמינאַלן צווייַג.
ווייטער, דער r/m פאראמעטער רעפרעזענטירט דעם דייווערסיטי פראפארציע פון ​​רעקאמבינאציע און מוטאציע איינפיר, און זיין דורכשניטלעכער ווערט איז צווישן 0.025 און 0.037, וואס ווייזט אז אין פארגלייך מיט מוטאציעס, האט רעקאמבינאציע א נידעריגערן אלגעמיינעם איינפלוס אויף דער גענעטישער דייווערסיטי פון M. bovis (טאבעלע 3)). פאר א ברייטן פארגלייך, איז א ענליכע מעטאד גענוצט געווארן צו שאצן דעם r/m פאראמעטער פארן MTBC דאטאסעט צוזאמענגעשטעלט פון 23 גענאמען, ווייזנדיג א דורכשניטלעכן ווערט פון 0.48620, בשעת פאר פאטאנע און קאלעגן'ס 38 M. bovis דאטאסעט, האט עס באוויזן אז דער דורכשניטלעכער ווערט איז 0.98. אין דער ערשטער שטודיע, זענען נאר צוויי פון די 23 גענאמען אריינגענומען געווארן אין דער ארבעט פון M. bovis (M. bovis BCG און דער רעפערענץ שטאם), אזוי אז דער באקומענער ווערט קען זיין פארפירט צוליב דער איבער-עקספרעסיע פון ​​דעם M. tuberculosis גענאם. אין דעם צווייטן באריכט, זענען די אנאליזירטע Mycobacterium bovis פאפולאציעס מערסטנס צוריקגעכאפט געווארן פון די פאראייניגטע שטאטן און בהמות באלעבאטים. אין קאנטראסט, אין אונזער דאטן-זאמלונג, ווערן מער געאגראפישע לאקאציעס און באלעבאס-מינים רעפרעזענטירט, און גענאמען גרופירט אין פארשידענע קלאנאלע קאמפלעקסן מיט פארשידענע פאפולאציע-גענעטישע אייגנשאפטן ווערן אויך גענוצט, אזוי דערגרייכנדיג א טיפערע און ברייטערע פאפולאציע-וויסן. דער אונטערשייד r/m דורכשניטלעכער ווערט באקומען מיט אונזער דאטן-זאמלונג איז קאנסיסטענט מיט דעם באגריף אז דער גראד פון רעקאמבינאציע ווערירט שטארק צווישן די ליניעס וואס זענען צוגעטיילט צו דער זעלבער טאקסאנאמישער מינים, אזוי אז די רעזולטאטן ווייזן אז דער M. bovis קלאן קאמפלעקס קען אויסשטעלן רעקאמבינאציע אונטערשיידן. דער אימפאקט איז אויך ווי פארגעשלאגן דורך דידעלאט און מיידען72. דאך, א באדייטנד אויסברייטערן דעם דאטן-זאמלונג דורך ארייננעמען א גרעסערע צאל M. bovis גענאמען וועט ערמעגליכן ווייטערדיגע קלערונג פון דעם פונקט. ביידע די r/m און rho/theta פאראמעטערס ווייזן וועריאביליטעט צווישן צווייגן, און דאס רעזולטאט איז קאנסיסטענט מיט באריכטן וועגן אנדערע באַקטיריעלע מינים72,73.
צום סוף, כדי צו באשטעטיגן די רעארגאניזאציע געשעענישן וואס זענען אידענטיפיצירט געווארן דורך די גובינס פייפליין, זענען זעקס פארשידענע אלגאריטמען גענוצט געווארן אין די RDP4 ווייכווארג צו זעלבשטענדיג טעסטן פארשידענע קערן מולטי-פארגלייכן. גלאבאל, ווייניגער ווי האלב פון די געשעענישן וואס זענען אידענטיפיצירט געווארן דורך גובינס זענען באשטעטיגט געווארן דורך RDP4 (טאבעלעס 4 און 5). באטראכטנדיג דעם גאנצן דאטן סעט, זענען דריי רעקאמבינאציע געשעענישן באשטעטיגט געווארן, צוויי וואס האבן אריינגענומען אינערליכע נאָודז און די אנדערע וואס האט אריינגענומען אן איינציקן גענאָם אין א טערמינאלן צווייג, פאר וועלכן קלאָנאַל קאָמפּלעקסן האבן נישט געקענט צוגעטיילט ווערן (טאבעלעס 4 און 5). די אידענטיפיצירונג פון געשעענישן אין טערמינאלע צווייגן קען ווייזן אז די רעקאמבינאציע איז נאך אין פּראָגרעס אין היינטיקע M. bovis שטאַמען אדער דער רעזולטאַט איז פאַלש געשטעלט70. אין דעם היפּאָטעטישן רעקאמבינאציע געגנט, האבן בערך 20% פון די פאזיציעס אומדעפינירטע נוקלעאָטידן (N), אזוי אפעקטירנדיג דעם רעקאמבינאציע סיגנאַל (צוגאב פיגור 2). אין דערצו, אפעקטירט דער געגנט דעם rrs דזשין, וואס קאדירט דעם 16S ריבאָסאָמאַל RNA וואס מען ערווארטעט צו זיין העכסט קאנסערווירט, אזוי קען דער פּוטאַטיווער רעקאמבינאציע סיגנאַל זיין דער רעזולטאַט פון סיקווענסינג ערראָרס אדער מיסאַליינמענט. דערנאך איז דורכגעפירט געווארן די גאנצע גענאם אויסריכטונג צווישן Mb0003 און Mycobacterium bovis AF2122/97, און די עקזיסטענץ פון אומדעפינירטע נוקלעאטידן און SNPs איז באשטעטיקט געווארן, אזוי אז די מעגליכע פראבלעמען פארבינדן מיט די אומרעכט אויסריכטונג זענען נישט געווען צוליב די ביאלאגישע אינפארמאציע וואס איז איינגעפירט געווארן אין דעם ארבעט. דאס איז ערשינען נאכן לערנען די פראגראם.
קיין לעכער אדער אומדעפינירטע נוקלעאטידן זענען נישט געפונען געווארן אין די רעקאמבינאציע געגנטן פון די אינערליכע נאָודז (פיגורן 4 און 5). בנוגע די געשעענישן, איינס אנטהאלט נאר דעם Eu2 גענאָם און באַאיינפלוסט דעם pks12 דזשין, וואָס קאָדירט אַ מעגלעכן פּאָליקעטיד סינטהאַז; בשעת דער צווייטער איז רעגיסטרירט אין דעם Eu1 גענאָם און באַאיינפלוסט דעם narX דזשין וואָס קאָדירט אַ מעגלעכן ניטראַט רעדוקטאַז (טאַבעלע 4). בכלל, ווייזט די רעקאמבינאציע אנאליז אז עס איז דא א באגרענעצטע צאל רעקאמבינאציע פראגמענטן מיט סטאטיסטישער שטיצע, און די אינפערירטע אינדיקאַטאָרן ווייזן אז די רעקאמבינאציע האט א נידריגע ווירקונג אויף דער M. bovis ליניע. דער רעקאמבינאציע סיגנאַל ווערט ערוואַרטעט צו זיין נידריג, אָבער עס איז וויכטיק צו אונטערשיידן דעם אמתן עוואָלוציע סיגנאַל פון דעם הינטערגרונט ראַש, וואָס איז א שווערע אויפגאַבע. כּדי צו רעדוצירן דעם ראַש סיגנאַל וואָס ווערט איינגעפירט דורך רעפערענץ-באַזירטע פֿאַרזאַמלונג און מיסמאַטש פּראָבלעמען 70, 71, זענען אַלע די איבעריקע אַחוץ דעם גאַנצן גענאָם פֿאַרזאַמלט געוואָרן פֿון אָנהייב, און די פֿאַרזאַמלונג קוואַליטעט איז געקאָנטראָלירט און זיכער געמאַכט געוואָרן דורך QUAST פּייפּליין אנאליז (צוגאב טאַבעלע 1). דערצו, א סעריע פון ​​צוגאב אנאליזן זענען דורכגעפירט געווארן צו צושטעלן די שטארקייט און גענויקייט פון דער אלגעמיינער אויספארשונג. דעריבער, די סיקווענסינג קוואליטעט פון narX און pks12 גענעס איז געווארן עוואלוירט דורך לייענען מאַפּינג קעגן Mycobacterium bovis AF2122/97. די רעקאמענדירטע SNP פאזיציע אין דער רעקאמבינאציע ראיאן איז באשטעטיקט געווארן דורך אנווענדן די קריטעריעס דערמאנט אין דער מעטאד סעקציע (מינדעסטנס 20 לייענען און 0.9 ענדערונג פרעקווענץ). די פאלימאָרפיזם פון די narX גענע איז געווען פולשטענדיג באשטעטיקט אין די צוויי גענאמען (Mb1792361 און Mb7240415; 2.3%) און די גענאמען פון די pks12 גענאם: Mb0891, Mb1711, Mb1789, Mb1870, Mb17046, Mb1756, און Mb12 גענעס. אבער, פארן גענאם Mb2043, זעקס פון די אכט פאזיציעס טרעפן נישט דעם לייענטיפקייט קריטעריע ווייל דער SNP ווערט געשטיצט דורך א מאקסימום פון 17 לייענונגען, וואס איז אונטערן באשטימטן אפשניט ווערט פון 20. דעריבער, קען די רעקאמבינאציע פון ​​זעקס גענאמען (8.6%) ביי דעם גענאם ארט באשטעטיגט ווערן (פיגורן 4 און 5).
די דעטאַלירטע וויזואַליזאַציע פון ​​דער רעקאָמבינאַציע געגנט אויסריכטונג פון די Mycobacterium bovis דאַטאַסעט אַפעקטירט דעם narX גען וואָס קאָדירט אַ מעגלעכן ניטראַט רעדוקטאַז. קיין גאַפּס אָדער אַנדעפינירטע נוקלעאָטידן זענען נישט געפֿונען געוואָרן אין דער רעקאָמבינאַציע געגנט פון די אינערלעכע נאָודז. די באַזונדערע געשעעניש איז רעגיסטרירט אין דעם Eu1 גענאָם. די סיקווענסינג קוואַליטעט פון דעם narX גען איז געווען עוואַלואַטעד דורך פּלאַטינג די רידז פון Mycobacterium bovis AF2122/97. באַשטעטיקן די רעקאָמענדירטע SNP אָרט אין דער רעקאָמבינאַציע געגנט דורך אַפּלייינג די קריטעריאַ דערמאנט אין דער מעטאָד אָפּטייל (ביי מינדסטער 20 רידז און 0.9 ענדערונג אָפטקייט). די פּאָלימאָרפיזם פון דעם narX גען איז געווען גאָר באַשטעטיקט אין די גענאָמעס פון Mb1792361 און Mb7240415 (2.3%).
דעטאַלירטע וויזואַליזאַציע פון ​​דער רעקאָמבינאַציע געגנט אויסלייג פון די Mycoplasma bovis דאַטאַסעט וואָס אַפעקטירט די pks12 דזשין. קיין גאַפּס אָדער אַנדעפינירטע נוקלעאָטידן זענען געפֿונען געוואָרן אין דער רעקאָמבינאַציע געגנט פון די אינערלעכע נאָודז. וועגן דעם געשעעניש וואָס אַפעקטירט די pks12 דזשין וואָס קאָדירט מעגלעכן פּאָליקעטיד סינטהאַזע, עס כּולל בלויז די Eu2 גענאָם. די סיקוואַנסינג קוואַליטעט פון pks12 איז געווען עוואַלואַטעד דורך די לייענען מאַפּינג פון Mycobacterium bovis AF2122/97. באַשטעטיקן די רעקאָמענדירטע SNP אָרט אין דער רעקאָמבינאַציע געגנט דורך אַפּלייינג די קריטעריאַ דערמאנט אין די מעטאָד אָפּטייל (ביי מינדסטער 20 לייענען און 0.9 ענדערונג אָפטקייט). די פּאָלימאָרפיזמען פון גענאָמעס Mb0891, Mb1711, Mb1789, Mb1870, Mb1758, Mb2043, און Mb1960 זענען גאָר באַשטעטיקט געוואָרן.
PE און PPE גענעס האבן איבערחזרנדיקע ראיאנען וואס ווערן לייכט מיסגעלייענט דורך אילומינא סיקווענסינג און מיסמעפּינג, אזוי ווערן זיי געווענליך אויסגעמעקט פון די ביאאינפארמאטיקס וואָרקפלאָו פון M. tuberculosis מיטגלידער נאר ווען מען ניצט די מאַפּינג-צו-סיקווענס סטראַטעגיע. די אינפערענץ פון רעקאָמבינאַציע געשעענישן וואָס ווערן געווענדט אין דעם ווערק איז באזירט אויף דע נאָוואָ אַסעמבלי אָן פילטערינג אויס PE/PPE. מיר גלויבן אַז דורך ימפּלאַמענטינג דרייַ פאַרשידענע קאַמפּלעמענטאַרי מעטהאָדס און אַלגערידאַמז דורך SplitsTree, Gubbins פּייפּליין און RDP4 ווייכווארג, די סטראַטעגיעס וואָס ווערן געווענדט זענען ראָבוסט צו פּראַסעסינג און פילטערינג די רעאָרגאַניזירטע ראיאנען געפֿירט דורך טעות סיגנאַלן. אָבער, כּדי צו ויסשליסן די ינטערפיראַנס פון די PE/PPE גען אויף די Gubbins און RDP4 ווייכווארג צו ידענטיפיצירן SNP קלאַסטערס, און דעריבער די אידענטיפיקאַציע פון ​​די רעקאָמבינאַציע ראיאנען וואָס זענען פארגעשלאגן צו ווירקן די narX און pks12 גענעס, איז די געגנט פון די גענעס געפּrüפט געוואָרן (Supplementary Fig. 3-5). אין M. bovis AF2122/97, איז דער narX גען אפגעטיילט דורך narK2 און Mb1764c, בשעת pks12 איז ארומגענומען מיט Mb2075c און Mb2073c (צוגאב בילד 3-5). די מאפע וואס איז גענערירט געווארן ניצנדיג די MAUVE סינליין מאפע פון ​​דעם גאנצן גענאם גיט אינפארמאציע וועגן גענ סיקווענס קאנסערוואציע און איבערארדענונג, ווייזנדיג פיר קאלינעארע בלאקס, און קיין סימנים פון גענאם טראנסלאקאציע אדער אינווערסיע. דערצו, האט די קאמפלעמענטאציע אנאליז מיט דער אמינא זויער סיקווענס באוויזן די האמאלאגיע אין אלע גאנצע גענאמען, און קיין PE/PPE איז נישט געפונען געווארן אין די ארומיגע געגנטן פון narX אדער pks12. פאר narX, האט איין גענאם (Mb0030) א נידעריגערע סינאנימיע סקאר ווייל דער narX גען איז אידענטיפיצירט געווארן אלס צוויי פראגמענטן (פראגמענטן 1891 און 1890). פֿאַר pks12, צוליב ענלעכקייטן, האָבן Mb0030 און Mb003 אויסגעוויזן נידעריקערע סינלינעאַריטעט סקאָרס, בשעת pks12 איז געווען אידענטיפיצירט אין צוויי און דריי פראַגמענטן, ריספּעקטיוולי, וואָס רעפּרעזענטירן פאַרשידענע דאָמעינען פון דעם פּראָטעין (צוגאב פיגור 3-5). נעמענדיג אין באַטראַכט די אינפֿאָרמאַציע, און גובינס און RDP4 ווייכווארג ביידע דורכפירן אַנאַליז, קאָנטראָלירן די קערן קייפל אַליינמאַנט פון די מאַקסימום 500 bp אין די פֿענצטער, האָבן מיר באַשטעטיקט אַז די PE/PPE דזשין וועט נישט אַריינמישן זיך מיט דעם רעקאָמבינאַציע סיגנאַל וואָס אַפעקטירט narX און pks12.
כאָטש די רעקאָמבינאַציע סיגנאַלן וואָס זענען דעטעקטירט געוואָרן אין דעם דאַטן-זאַמלונג קענען באַטראַכט ווערן ווי רעזידועל, איז עס אמת אַז רעקאָמבינאַציע אין M. bovis קען נישט אויסגעשלאָסן ווערן, אַזוי עס זאָל ווייטער זיין דער טעמע פון ​​ווייטערדיקער אַנאַליז, אין וועלכער גאַנצע גענאָמען פון פאַרשידענע עפּידעמיאָלאָגישע סצענאַרן ווערן סיקווענסט צו וויכטיק.
פארגלייכן די ML ​​פילאגענעטישע ביימער באקומען פאר און נאך רעקאמבינאציע קארעקציע (פיגור 2א, ב) האט נישט געפירט צו באדייטנדע ענדערונגען אין די אינפערירטע פילאגענעטישע באציאונג, און די M. bovis שטאמען זענען געווען קלאסטערד אין דער זעלבער גרופע.
נאכדעם וואס מען האט מאַפּט 42 ניי סיקווענסט M. bovis לייענונגען מיטן רעפערענץ גענאָם פון M. bovis AF2122/97, איז באקומען געווארן א SNP אויסלייג מיט 1816 פּאָלימאָרפֿישע פּאָזיציעס. רובֿ SNPs (87.1%) געפינען זיך אין דער קאָדירנדיקער געגנט, און די באַטראָפענע גענעס ווערן כאַראַקטעריזירט לויט די פונקציאָנעלע קאַטעגאָריעס געוויזן אין באָוויליסט (פֿיגור 6A, B). נעמענדיג אין באַטראַכט די גאַנצע צאָל גענעס אין יעדער פונקציאָנעלער קאַטעגאָריע, האָבן די גענעס אין דער "ליפּיד מעטאַבאָליזם" קאַטעגאָריע געוויזן מער SNPs, נאכגעפאָלגט דורך "צעל וואַנט און צעל פּראָצעסן" און "צווישן מעטאַבאָליזם און רעספּיראַציע", וואָס אַנטפּלעקט אַז זיי געפינען זיך אין M. bovis עוואָלוציע.
היעראַרכישע אַנאַליז פון די M. bovis דאַטאַסעט פון פּאָרטוגאַל (n = 42). די גאַנצע צאָל פון רעגיסטרירטע SNPs און אַפעקטירטע גענעס פֿאַר יעדער פונקציאָנעלער קאַטעגאָריע (A). די גאַנצע צאָל פון סינאָנים און ניט-סינאָנימע ענדערונגען רעגיסטרירט לויט פונקציע קאַטעגאָריע (B).
אויף א גלאבאלן פארנעם, איז די דורכשניטלעכע dN/dS פארהעלטעניש בעסער ווי 1.5, וואס ווייזט אז דער גלאבאלער עוואלוציאנערער דרוק איז צו באפרייען זיך פון דעם אבותדיקן צושטאנד און רעפרעזענטירט א פאזיטיוון (דיווערסיפיצירט אדער דירעקטירטן) און/אדער רילאַקסט רייניקונג אויסוואל סצענאַר. אין די קאַטעגאָריעס פון "ווירולענץ, דעטאָקסיפיקאַציע, אַדאַפּטאַציע", "אינסערשאַן סיקוואַנסן און פאַגעס", און "רעגולאַטאָרישע פּראָטעאינען", זענען מער ווי צוויי-דריטל פון SNPs נישט-סינאָנימע (פיגור 6B).
אין אלע קאטעגאריעס, זענען דא גענעס מיט קייפל SNPs, וואס רעזולטירט אין א דורכשניטלעכער מוטאציע ראטע (דאס הייסט, דער דורכשניטלעכער SNP פער גענע) גרעסער ווי 1 (פיגור 6A). Pks12 (Mb2074c) מיט 15 SNPs און fas (Mb2553c) מיט 8 SNPs האבן העכערע מוטאציע ווערטן. ביידע פון ​​די גענעס זענען פארמישט אין פעטי זויער מעטאבאליזם. דער pks גענע קאדירט פאליקעטיד סינטהאז (PKS), וואס איז א מולטיפונקציאנעלער ענזיים פארמישט אין מיקאָבאַקטעריעל צעל וואנט ליפּיד ביאָסינטעז 74,75. דער גענע קאדירט א מולטיפונקציאנעלן פּאָליפּעפּטייד וואס איז פארמישט אין דער סינטעז פון מיקאָקעטידעס 74,76. דער fas גענע איז פארמישט אין דער סינטעז פון מיקאָליק זויער. ביידע פון ​​די גענעס שפילן א וויכטיגע ראלע אין דער ביאָסינטעז פון דער צעל וואנט אין קאנטאקט מיטן גאסטגעבער.
כּדי ווייטער צו שטודירן די עוואָלוציע פון ​​Mycobacterium bovis, זענען צוויי סעטן פון ספּעציפֿישע גענעס אַנאַליזירט געוואָרן. פריער פאַרעפֿנטלעכטע אַרבעטן מיט סיקוואַנס קאָמפּאָזיציע און פילאָגענעטישע מעטאָדן האָבן אידענטיפֿיצירט גענעס וואָס זענען קונה געוואָרן דורך MTBC אָוועס דורך HGT איידער דיווערסיפֿיקאַציע37,38. די גענעס זענען ליסטעד אין סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 2. די SNP פאַרשפּרייטונג פון אַ גאַנץ פון 77 גענעס וואָס קען זיין פֿאַרבונדן מיט HGT איז אַנאַליזירט געוואָרן, און 26 פּאָלימאָרפֿישע זייטלעך זענען אידענטיפֿיצירט געוואָרן, וואָס אין רובֿ פֿאַלן (78%) האָבן רעזולטירט אין נישט-סינאָנימע (NS) ענדערונגען (סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 2). פֿריִערדיקע אַרבעט אויף די MTBC גענאָם האָט דעמאָנסטרירט אַז די פּוטאַטיווע HGT געגנט ווייזט אַ העכער NS SNP פאַרהעלטעניש קאַמפּערד צו די רעשט פון די גענאָם. אויב מען טראַכט אַז די רעקאָמבינאַציע געגנטן זענען קונה געוואָרן דורך MTBC אָוועס, און דעריבער, זיי אָווועררעפּרעזענטירן אַלטע פּאָלימאָרפֿיזמען, דעמאָלט דער פּראָפּאָרציע פון ​​סינאָנים ענדערונגען איז געריכט צו זיין העכער, ווייַל NS סאַבסטיטוציעס זענען געריכט צו זיין ילימאַנייטאַד דורך נעגאַטיוו סעלעקציע ווייַל אַמינאָ זויער ענדערונגען קען טוישן די פֿונקציע פון ​​די פּראָטעין. דעריבער, אונדזערע רעזולטאַטן ווײַזן אָן אַז די פונקציאָנעלע קאָנסעקווענצן קענען שטאַמען פֿון דעם ערזאַץ פֿון HGT-ווי גענען, וואָס שפּיגלט אָפּ זייער וויכטיקייט פֿאַר ווערטפֿולע אַדאַפּטיווע גענעטישע פֿאַרשיידנקייט.
אין פּאַראַלעל מיט דעם אַנאַליז, די גענעס וואָס קאָדירן די קאָמפּאָנענטן פון די 3R (DNA ריפּער, רעפּליקאַציע, און רעקאָמבינאַציע) סיסטעם זענען גרינטלעך אויסגעפאָרשט געוואָרן לויט דער רשימה וואָס איז פריער פאַרעפֿנטלעכט געוואָרן דורך דאָס וולטאָס און קאָלאַבאָראַטאָרן (2008)39. דער אויסטויש פון אידענטישע DNA פראַגמענטן קען נישט גלייך באַאָבאַכט ווערן, כאָטש עס קען זיין אַ אָפטער פּראָצעס ווען נאָענט פֿאַרבונדענע באַקטעריעס זענען ינוואַלווד, אַזאַ ווי אין דעם פאַל פון דעם דאַטן סעט; אין דערצו, דעם פּראָצעס קען זיין דער שליסל צו DNA ריפּער מעטאָדן72, אַזוי שפּילן אַ ראָלע אין כאָומאַלאַדזשיש רעקאָמבינאַציע. א גאַנץ פון 26 פּאָלימאָרפיק שטעלעס פאַרשפּרייט דורך 54 גענעס זענען געווען יידענטאַפייד (צוגאב טאַבעלע 3). אין דעם סכום פון גענעס, NS ענדערונגען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר וועגן 65% פון די קאַנסאַקווענסאַז, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע באַריכטן אויף Mycobacterium tuberculosis סטריינז.