Published March 31, 2017
| Version v1
Publication
Open
Genomics and Comparative Genomic Analyses Provide Insight into the Taxonomy and Pathogenic Potential of Novel Emmonsia Pathogens
Creators
- 1. Beijing Radiation Center
- 2. National Institutes for Food and Drug Control
- 3. Academy of Military Medical Sciences
- 4. Chinese Center For Disease Control and Prevention
- 5. Peking Union Medical College Hospital
- 6. Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College
Description
Over the last 50 years, newly described species of Emmonsia-like fungi have been implicated globally as sources of systemic human mycosis (emmonsiosis). Their ability to convert into yeast-like cells capable of replication and extra-pulmonary dissemination during the course of infection differentiates them from classical Emmonsia species. Immunocompromised patients are at highest risk of emmonsiosis and exhibit high mortality rates. In order to investigate the molecular basis for pathogenicity of the newly described Emmonsia species, genomic sequencing and comparative genomic analyses of Emmonsia sp. 5z489, which was isolated from a non-deliberately immunosuppressed diabetic patient in China and represents a novel seventh isolate of Emmonsia-like fungi, was performed. The genome size of 5z489 was 35.5 Mbp in length, which is ~5 Mbp larger than other Emmonsia strains. Further, 9,188 protein genes were predicted in the 5z489 genome and 16% of the assembly was identified as repetitive elements, which is the largest abundance in Emmonsia species. Phylogenetic analyses based on whole genome data classified 5z489 and CAC-2015a, another novel isolate, as members of the genus Emmonsia. Our analyses showed that divergences among Emmonsia occurred much earlier than other genera within the family Ajellomycetaceae, suggesting relatively distant evolutionary relationships among the genus. Through comparisons of Emmonsia species, we discovered significant pathogenicity characteristics within the genus as well as putative virulence factors that may play a role in the infection and pathogenicity of the novel Emmonsia strains. Moreover, our analyses revealed a novel distribution mode of DNA methylation patterns across the genome of 5z489, with >50% of methylated bases located in intergenic regions. These methylation patterns differ considerably from other reported fungi, where most methylation occurs in repetitive loci. It is unclear if this difference is related to physiological adaptations of new Emmonsia, but this question warrants further investigation. Overall, our analyses provide a framework from which to further study the evolutionary dynamics of Emmonsia strains and identity the underlying molecular mechanisms that determine the infectious and pathogenic potency of these fungal pathogens, and also provide insight into potential targets for therapeutic intervention of emmonsiosis and further research.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
على مدى السنوات الخمسين الماضية، تورطت الأنواع الموصوفة حديثًا من الفطريات الشبيهة بإيمونسيا على مستوى العالم كمصادر للفطريات البشرية الجهازية (emmonsiosis). إن قدرتها على التحول إلى خلايا تشبه الخميرة قادرة على التكاثر والانتشار خارج الرئة أثناء العدوى تميزها عن أنواع إيمونسيا الكلاسيكية. المرضى الذين يعانون من نقص المناعة هم الأكثر عرضة لخطر الإيمونسيات ويظهرون معدلات وفيات عالية. من أجل التحقيق في الأساس الجزيئي للإمراضية لأنواع إيمونسيا الموصوفة حديثًا، تم إجراء التسلسل الجيني والتحليلات الجينية المقارنة لإيمونسيا sp. 5z489، والتي تم عزلها عن مريض السكري غير المثبط للمناعة في الصين وتمثل عزلًا سابعًا جديدًا للفطريات الشبيهة بإيمونسيا. كان حجم الجينوم 5z489 بطول 35.5 ميغابت في الثانية، وهو أكبر بحوالي5 ميغابت في الثانية من سلالات إيمونسيا الأخرى. علاوة على ذلك، تم التنبؤ بـ 9188 جينًا بروتينيًا في جينوم 5z489 وتم تحديد 16 ٪ من المجموعة على أنها عناصر متكررة، وهي أكبر وفرة في أنواع إيمونسيا. صنفت التحليلات الوراثية بناءً على بيانات الجينوم الكاملة 5z489 و CAC -2015a، وهي رواية أخرى معزولة، كأعضاء في جنس Emmonsia. أظهرت تحليلاتنا أن الاختلافات بين إيمونسيا حدثت في وقت أبكر بكثير من الأجناس الأخرى داخل عائلة Ajellomycetaceae، مما يشير إلى علاقات تطورية بعيدة نسبيًا بين الجنس. من خلال مقارنات أجناس إيمونسيا، اكتشفنا خصائص إمراضية مهمة داخل الجنس بالإضافة إلى عوامل ضراوة مفترضة قد تلعب دورًا في العدوى والتسبب في سلالات إيمونسيا الجديدة. علاوة على ذلك، كشفت تحليلاتنا عن نمط توزيع جديد لأنماط مثيلة الحمض النووي عبر جينوم 5z489، مع وجود أكثر من 50 ٪ من القواعد المثيلة في مناطق بين الجينات. تختلف أنماط المثيلة هذه اختلافًا كبيرًا عن الفطريات الأخرى المبلغ عنها، حيث تحدث معظم المثيلة في مواضع متكررة. من غير الواضح ما إذا كان هذا الاختلاف مرتبطًا بالتكيفات الفسيولوجية لإيمونسيا الجديدة، لكن هذا السؤال يتطلب مزيدًا من التحقيق. بشكل عام، توفر تحليلاتنا إطارًا يمكن من خلاله مواصلة دراسة الديناميكيات التطورية لسلالات إيمونسيا وتحديد الآليات الجزيئية الأساسية التي تحدد الفاعلية المعدية والمسببة للأمراض لهذه مسببات الأمراض الفطرية، كما توفر نظرة ثاقبة للأهداف المحتملة للتدخل العلاجي لمرض إمونسيا وإجراء المزيد من الأبحاث.Translated Description (French)
Au cours des 50 dernières années, des espèces nouvellement décrites de champignons de type Emmonsia ont été impliquées dans le monde entier en tant que sources de mycose systémique humaine (emmonsiose). Leur capacité à se convertir en cellules de type levure capables de réplication et de dissémination extra-pulmonaire au cours de l'infection les différencie des espèces classiques d'Emmonsia. Les patients immunodéprimés sont les plus à risque d'emmonsiose et présentent des taux de mortalité élevés. Afin d'étudier la base moléculaire de la pathogénicité de l'espèce Emmonsia nouvellement décrite, le séquençage génomique et les analyses génomiques comparatives d'Emmonsia sp. 5z489, qui a été isolé à partir d'un patient diabétique non immunodéprimé en Chine et représente un nouvel isolat de champignons de type Emmonsia, ont été effectués. La taille du génome de 5z489 était de 35,5 Mbp de longueur, ce qui est ~5 Mbp plus grand que les autres souches d'Emmonsia. De plus, 9 188 gènes protéiques ont été prédits dans le génome 5z489 et 16% de l'assemblage ont été identifiés comme des éléments répétitifs, ce qui est la plus grande abondance chez les espèces Emmonsia. Les analyses phylogénétiques basées sur les données du génome entier ont classé 5z489 et CAC-2015a, un autre nouvel isolat, comme membres du genre Emmonsia. Nos analyses ont montré que les divergences entre les Emmonsia se produisaient beaucoup plus tôt que les autres genres au sein de la famille des Ajellomycetaceae, suggérant des relations évolutives relativement éloignées entre les genres. Grâce à des comparaisons des espèces d'Emmonsia, nous avons découvert des caractéristiques de pathogénicité significatives au sein du genre ainsi que des facteurs de virulence présumés qui peuvent jouer un rôle dans l'infection et la pathogénicité des nouvelles souches d'Emmonsia. De plus, nos analyses ont révélé un nouveau mode de distribution des modèles de méthylation de l'ADN dans le génome de 5z489, avec >50% des bases méthylées situées dans des régions intergéniques. Ces modèles de méthylation diffèrent considérablement des autres champignons signalés, où la plupart des méthylations se produisent dans des locus répétitifs. On ne sait pas si cette différence est liée à des adaptations physiologiques de la nouvelle Emmonsia, mais cette question mérite d'être approfondie. Dans l'ensemble, nos analyses fournissent un cadre à partir duquel étudier plus avant la dynamique évolutive des souches d'Emmonsia et identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents qui déterminent la puissance infectieuse et pathogène de ces agents pathogènes fongiques, et fournissent également un aperçu des cibles potentielles pour une intervention thérapeutique de l'emmonsiose et d'autres recherches.Translated Description (Spanish)
Durante los últimos 50 años, las especies recientemente descritas de hongos similares a Emmonsia se han implicado a nivel mundial como fuentes de micosis humana sistémica (emmonsiosis). Su capacidad para convertirse en células similares a la levadura capaces de replicarse y diseminarse extrapulmonarmente durante el curso de la infección las diferencia de las especies clásicas de Emmonsia. Los pacientes inmunocomprometidos tienen el mayor riesgo de emonsiosis y presentan altas tasas de mortalidad. Con el fin de investigar la base molecular de la patogenicidad de la especie Emmonsia recién descrita, se realizó la secuenciación genómica y los análisis genómicos comparativos de Emmonsia sp. 5z489, que se aisló de un paciente diabético inmunosuprimido no deliberadamente en China y representa un séptimo aislado novedoso de hongos similares a Emmonsia. El tamaño del genoma de 5z489 tenía una longitud de 35.5 Mbp, que es ~5 Mbp más grande que otras cepas de Emmonsia. Además, se predijeron 9,188 genes de proteínas en el genoma 5z489 y el 16% del ensamblaje se identificó como elementos repetitivos, que es la mayor abundancia en las especies de Emmonsia. Los análisis filogenéticos basados en datos del genoma completo clasificaron a 5z489 y CAC-2015a, otro aislado novedoso, como miembros del género Emmonsia. Nuestros análisis mostraron que las divergencias entre Emmonsia ocurrieron mucho antes que en otros géneros dentro de la familia Ajellomycetaceae, lo que sugiere relaciones evolutivas relativamente distantes entre el género. A través de comparaciones de especies de Emmonsia, descubrimos características de patogenicidad significativas dentro del género, así como supuestos factores de virulencia que pueden desempeñar un papel en la infección y patogenicidad de las nuevas cepas de Emmonsia. Además, nuestros análisis revelaron un nuevo modo de distribución de los patrones de metilación del ADN en todo el genoma de 5z489, con >50% de las bases metiladas ubicadas en regiones intergénicas. Estos patrones de metilación difieren considerablemente de otros hongos informados, donde la mayoría de la metilación ocurre en loci repetitivos. No está claro si esta diferencia está relacionada con las adaptaciones fisiológicas de la nueva Emmonsia, pero esta pregunta merece una mayor investigación. En general, nuestros análisis proporcionan un marco a partir del cual estudiar más a fondo la dinámica evolutiva de las cepas de Emmonsia e identificar los mecanismos moleculares subyacentes que determinan la potencia infecciosa y patógena de estos patógenos fúngicos, y también proporcionan información sobre posibles dianas para la intervención terapéutica de la emmonsiosis y la investigación adicional.Files
pdf.pdf
Files
(2.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3984866e9c76a8e36840be199fd07e94
|
2.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يوفر علم الجينوم والتحليلات الجينية المقارنة نظرة ثاقبة على التصنيف والإمكانات المرضية لمسببات أمراض إيمونسيا الجديدة
- Translated title (French)
- La génomique et les analyses génomiques comparatives fournissent un aperçu de la taxonomie et du potentiel pathogène des nouveaux agents pathogènes de l'Emmonsia
- Translated title (Spanish)
- La genómica y los análisis genómicos comparativos proporcionan información sobre la taxonomía y el potencial patógeno de los nuevos patógenos de Emmonsia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2598493780
- DOI
- 10.3389/fcimb.2017.00105
References
- https://openalex.org/W17896966
- https://openalex.org/W1848687837
- https://openalex.org/W1965045675
- https://openalex.org/W1965202162
- https://openalex.org/W1971320754
- https://openalex.org/W1972951593
- https://openalex.org/W1984783889
- https://openalex.org/W1984978233
- https://openalex.org/W1991103421
- https://openalex.org/W1993700080
- https://openalex.org/W1996700726
- https://openalex.org/W1997794034
- https://openalex.org/W2008856488
- https://openalex.org/W2012328875
- https://openalex.org/W2016907728
- https://openalex.org/W2024848067
- https://openalex.org/W2025110847
- https://openalex.org/W2036358804
- https://openalex.org/W2036467767
- https://openalex.org/W2038824807
- https://openalex.org/W2038981415
- https://openalex.org/W2068351996
- https://openalex.org/W2073105380
- https://openalex.org/W2083037380
- https://openalex.org/W2084274022
- https://openalex.org/W2084369308
- https://openalex.org/W2087153473
- https://openalex.org/W2098260730
- https://openalex.org/W2099950271
- https://openalex.org/W2101349239
- https://openalex.org/W2103441770
- https://openalex.org/W2108234281
- https://openalex.org/W2110454603
- https://openalex.org/W2113976445
- https://openalex.org/W2116387460
- https://openalex.org/W2118654621
- https://openalex.org/W2124479692
- https://openalex.org/W2128327924
- https://openalex.org/W2128829232
- https://openalex.org/W2135838294
- https://openalex.org/W2147526198
- https://openalex.org/W2147874847
- https://openalex.org/W2150081252
- https://openalex.org/W2155431698
- https://openalex.org/W2156939006
- https://openalex.org/W2159482845
- https://openalex.org/W2164154943
- https://openalex.org/W2168696662
- https://openalex.org/W2175076304
- https://openalex.org/W2195724570
- https://openalex.org/W2198431027
- https://openalex.org/W2288474917
- https://openalex.org/W2335866634
- https://openalex.org/W2346344229
- https://openalex.org/W2414149553
- https://openalex.org/W2471080239
- https://openalex.org/W2541917906
- https://openalex.org/W2592413077
- https://openalex.org/W3206781288
- https://openalex.org/W4247053599
- https://openalex.org/W4252243167
- https://openalex.org/W4256409604