細菌多位點序列分型(Multilocus sequence typing,MLST)的原理及分型方法


摘 要:

多位點序列分型(MLST)是一種基於核酸序列測定的細菌分型方法,通過PCR擴增多個管家基因內部片段,測定其序列,分析菌株的變異,從而進行分型。MLST被廣泛應用於病原菌、環境菌和真核生物中。與傳統分子生物學分型方法相比,MLST操作簡單,具有更高的分辨力,能將同種細菌分為更多的亞型,並確定不同ST型之間的系統發育關系以及與疾病的聯系。

關鍵詞: 多位點序列分型

 

多位點序列分型(Multilocus sequence typing,MLST)是一種基於核酸序列測定的細菌分型方法,通過PCR擴增多個管家基因內部片段,測定其序列,分析菌株的變異,從而進行分型。MLST是由多位點酶電泳(MLEE)衍生出來的一種分型方法,由Maiden等研究設計,於1998年首先應用於自然變異是的腦膜炎奈色球菌(Neisseria meningitides),后來被廣泛應用於其它病原菌、環境菌和真核生物中。

與傳統分子生物學分型方法相比,MLST具有更高的分辨力,能將同種細菌分為更多的亞型,並確定不同ST型之間的系統發育關系以及與疾病的聯系。MLST操作簡單,結果能快速得到並且便於不同實驗室的比較,已經用於多種細菌的流行病學監測和進化研究。隨着測序速度的加快和成本的降低,以及分析軟件的發展,MLST逐漸成為細菌的常規分型方法。MLST越來越多的被作為能進行國際間菌株比較的常用工具,建立一種更為准確的分型系統方法。MLST目前已經成為了細菌分子流行病學研究的一種重要方法,可通過數據庫與其它國家和地區的研究結果進行比對,從而更加全面的認識本地區細菌流行的特征。

多位點序列分型的原理:MLST方法一般測定6~10個管家基因內部400~600bp的核苷酸序列,每個位點的序列根據其發現的時間順序賦予一個等位基因編號,每一株菌的等位基因編號按照指定的順序排列就是它的等位基因譜,也就是這株菌的序列型(sequence type,ST)。這樣得到的每個ST均代表一組單獨的核苷酸序列信息。通過比較ST可以發現菌株的相關性,即密切相關菌株具有相同的ST或僅有極個別基因位點不同的ST,而不相關菌株的ST至少有3個或3個以上基因位點不同。

MLST分析方法:MLST技術針對看家基因設計引物對其進行PCR擴增和測序,得出每個菌株各個位點的等位基因數值,然后進行等位基因圖譜(allelic profile)或序列類型(sequence types,STs)鑒定,再根據等位基因圖譜使用配對差異矩陣(matrix pair-wise differences)等方法構建系統樹圖進行聚類分析。

MLST分析方案設計要素:(1)選擇經過初步篩選的菌株;(2)選擇具有獨特特征的基因位點;(3)設計用於基因擴增和序列測定的引物。

實際運用中,對於已有的成熟MLST方案的細菌,可直接從MLST數據庫(http://pubmlst.org/)中獲取分型方案。


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