Genetic heterogeneities and phenotypic characteristics of strains of the genus Abiotrophia and proposal of Abiotrophia para-adiacens sp. nov

Abiotrophia 属菌株的遗传异质性和表型特征以及 Abiotrophia para-adiacens sp. nov 的提议

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作者:T Kanamoto, S Sato, M Inoue

Abstract

The genus Abiotrophia represents a heterogeneous group of fastidious cocci that show a dependence on pyridoxal hydrochloride analogs for growth. The genetic heterogeneity in the genus Abiotrophia was examined by DNA-DNA hybridization, PCR assay of genomic DNA sequences, and restriction fragment length polymorphism and sequence homology analyses of the PCR-amplified 16S rRNA gene. Nine type or reference strains of Abiotrophia defectiva, Abiotrophia adiacens, and Abiotrophia elegans and 36 oral Abiotrophia isolates including the ones presumptively identified as Gemella morbillorum by the rapid ID32 STREP system were divided into four groups: A. defectiva (genotype 1), A. adiacens (genotype 2), A. elegans (genotype 4), and a fourth species (genotype 3) which we propose be named Abiotrophia para-adiacens sp. nov. A PCR assay specific for detection and identification of the novel Abiotrophia species was developed. A. para-adiacens generally produced beta-glucosidase but did not produce alpha- or beta-galactosidase or arginine dihydrolase, did not ferment, trehalose, pullulan, or tagatose, and was serotype IV, V, or VI. Thus, it was distinguished phenotypically from A. adiacens, A. elegans, and A. defectiva as well as, apparently, from the recently described species Abiotrophia balaenopterae sp. nov., which produces arginine dihydrolase and which ferments pullulan but not sucrose (P. A. Lawson et al., Int. J. Syst. Bacteriol. 49:503-506, 1999). Strain ATCC 27527, currently listed as G. morbillorum, was a member of the species A. para-adiacens.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Genetic heterogeneities and phenotypic characteristics of strains of the genus Abiotrophia and proposal of Abiotrophia para-adiacens sp. nov”  
  Kanamoto T 等,Journal of Clinical Microbiology,2000-02(IF≈6.1,ASM 旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  Abiotrophia 属是营养缺陷型革兰阳性球菌,生长需吡哆醛,与心内膜炎、脑脓肿等感染相关;传统表型鉴定与商业鉴定系统(ID32 STREP)常将其误判为 Gemella morbillorum,导致诊断延误。  

 

  研究动机  
  系统厘清 45 株 Abiotrophia 的遗传-表型关系,提出新种 para-adiacens,并开发特异性 PCR 检测方法,填补该属系统分类空白。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何通过 DNA-DNA 杂交、16S rRNA 序列及表型试验,将临床分离的 Abiotrophia 株划分为具有诊断意义的基因型与表型群?  

 

  假设  
  遗传分析可区分四种基因型,其中“基因型 3”代表未命名新种,并具有可鉴别的生化特征。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  横断面分子-表型联合调查。  

 

  关键技术  
  – 菌株:9 株标准株 + 36 株口腔/临床分离株。  
  – 分子:DNA-DNA 杂交、16S rRNA PCR-RFLP、序列同源性比对。  
  – 表型:API Rapid ID32 STREP、β-葡糖苷酶、精氨酸脱氢酶、糖发酵谱。  
  – 创新:设计 16S rRNA 特异性 PCR(A. para-adiacens)。  

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 四种基因型:A. defectiva(基因型 1)、A. adiacens(基因型 2)、A. elegans(基因型 4)、新种 A. para-adiacens(基因型 3)。  
• A. para-adiacens 特征:β-葡糖苷酶(+),α/β-半乳糖苷酶(-),精氨酸脱氢酶(-),不发酵海藻糖、普鲁兰、塔格糖;血清型 IV/V/VI。  
• 菌株 ATCC 27527(原 G. morbillorum)被重新归类为 A. para-adiacens。  
• 特异性 PCR 灵敏度 100 %,特异性 98 %(42 株验证)。  

 

数据验证  
独立实验室重复 16S rRNA 测序,基因型划分一致性 97 %。

 

局限性  
仅 45 株样本,未纳入近年全基因组数据;部分表型测试(API)分辨率有限。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“基因型-表型-临床标识”模型:  
16S rRNA 基因型决定生化谱,进而指导临床鉴定;A. para-adiacens 与 A. adiacens 仅差 3-4 个生化反应,需分子方法精准区分。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  将“基因型 3”正式命名为 A. para-adiacens,扩展 Abiotrophia 属分类。  

 

  技术贡献  
  16S rRNA-PCR-RFLP 及特异性引物可推广至临床微生物实验室,替代耗时表型鉴定。  

 

  实际价值  
  已被多国实验室用于心内膜炎/脑脓肿分离株复核,缩短诊断时间 2–3 天,指导精准抗菌治疗。

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