Приобретение и эволюция интегративно-конъюгативных элементов SXT-R391 в линии Vibrio cholerae седьмой пандемии

Интегративно-конъюгативные элементы (ICE) SXT-R391 представляют собой самопередающиеся мобильные генетические элементы, способные обеспечивать бактериальным хозяевам, включая Vibrio cholerae — возбудитель холеры, — множественную лекарственную устойчивость и другие адаптивные свойства. ICE имеют мозаичную генетическую структуру, состоящую из консервативного каркаса, перемежающегося вариабельными кластерами ДНК, расположенными в консервативных горячих точках. В настоящем исследовании изучены приобретение ICE и последующая микроэволюция в пандемической популяции V. cholerae. Из общедоступных баз данных последовательностей были извлечены 96 ICE из клинических штаммов V. cholerae и сопоставлены с набором референсных ICE. Сравнительная геномика выявила существование пяти основных групп ICE с различным генетическим составом, представленным элементами ICEVchInd5, ICEVchMoz10, SXT, ICEVchInd6 и ICEVchBan11. ICEVchInd5, наиболее часто встречавшийся элемент, представленный 70 из 96 проанализированных элементов, не имел перестроек последовательности и характеризовался 46 однонуклеотидными полиморфизмами (SNP). Анализ SNP показал, что недавняя межэлементная гомологичная рекомбинация между ICEVchInd5 и другими ICE, циркулирующими у гамма-протеобактерий, привела к образованию ICEVchMoz10, ICEVchInd6 и ICEVchBan11. Байесовский филогенетический анализ показал, что ICEVchInd5 и SXT были независимо приобретены современной пандемической линией V. cholerae O1 и линией O139 соответственно в течение всего нескольких лет. ICE SXT-R391 признаны ключевыми векторами антибиотикорезистентности в линии V. cholerae седьмой пандемии, которая остается одной из основных причин смертности и заболеваемости в глобальном масштабе. В этой кладе ICE были приобретены лишь недавно и считаются важными факторами горизонтального переноса генов и приобретения новых признаков у бактериальных видов. Мы реконструировали временную динамику приобретения и распространения ICE SXT-R391 и выявили последующие рекомбинационные события, сформировавшие значительное разнообразие ICE, циркулирующих в настоящее время в пандемической популяции V. cholerae.