Srovnávací analýza původních vakcinačních kmenů a současných izolátů B. pertussis
Porovnali jsme genomovou organizaci a transkriptomické a proteomické profily českých klinických izolátů získaných v letech 2008 až 2015, českých vakcinačních kmenů izolovaných v letech 1954 až 1965 a referenčního kmene Tohama I. Fylogenetická analýza českých kmenů založená na SNP a více než 350 kompletních genomových sekvencích Bordetella pertussis uložených v databázi GenBank ukázala, že české izoláty klastrují s izoláty z jiných zemí, což dokládá jejich celosvětové rozšíření. Tento výsledek je důležitý, protože naznačuje, že naše data získaná z českých izolátů jsou aplikovatelná i na kmeny z jiných zemí.
Ve srovnání s vakcinačními kmeny byla velikost genomu nedávných českých izolátů výrazně snížena, což potvrzuje probíhající proces redukce genomu v globální populaci B. pertussis. Porovnáním kompletních genomů jsme zjistili, že genomy všech českých kmenů obsahují rozsáhlé strukturální přestavby ve srovnání s referenčním kmenem Tohama I.
Na základě organizace a struktury genomu mohly být české kmeny rozděleny do osmi skupin. Fylogenetický analýza založená na genomové organizaci českých kmenů jasně ukázala odlišnost historických a novějších českých izolátů. Důležité je, že následné analýzy pomocí RNA-seq a LC-MS/MS prokázaly, že rozdíly v genomické struktuře se promítly do rozdílných transkriptomických a proteomických profilů. Nedávné izoláty vykazovaly zvýšenou expresi genů kódujících aparát bičíku a sníženou expresi operonu pro tvorbu polysacharidové kapsule ve srovnání s vakcinačními kmeny. Navíc, ve srovnání s referenčním kmenem Tohama I, české kmeny vykazovaly zvýšenou expresi genů kódujících sekreční systém typu 3 (T3SS).
Během 50 let celoplošného očkování se vlastnosti současné populace B. pertussis oproti původním vakcinačním kmenům změnily. Souhrnně naše data naznačují, že přestavby genomu kromě evoluce B. pertussis ovlivňují i globální genovou expresi a proteomické profily. Domníváme se, že tento mechanismus kompenzuje nízkou genetickou variabilitu pozorovanou u tohoto patogenu a významně přispívá k adaptaci globální populace B.