元素百科介绍科学家揭示基因型保守结核分枝杆菌表型差异的遗传基础。结核病已连续两年超过艾滋病毒，成为世界上最大的传染病。据WHO结核年报报道，2015年全球新增结核病病例1040万，死亡180万。此外，世界上约有三分之一的人口（约20亿）是结核菌携带者，约1/10的感染者最终将发展为活动性结核病。结核分枝杆菌复合群（MTBC）它是结核病的罪魁祸首。它的成员在基因组序列上非常保守，一致性超过99%。然而，不同谱系的菌株在毒性和宿主适应性方面存在很大的表型差异，这可能是MTBC菌株与不同宿主长期共同进化的结果。长期的地理隔离导致基因隔离和遗传隔离，从而进一步导致MTBC表型的差异。为揭示不同MTBC菌株致病性、宿主适应性等表型差异的遗传基础，探索高度保守的MTBC基因类型与多元化表型之间的联系，中国科学院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室陈飞研究小组与首都医科大学附属北京胸科医院黄海荣研究小组合作，选择不同的谱系(包括标准株H37Raa)、H37Rv、牛结核、卡介苗)、12株MTBC菌株适应不同宿主，表现出不同的致病性，通过比较基因组学，充分揭示了MTBC宿主适应性、毒性和免疫原性差异的遗传基础。
通过对不同宿主结核杆菌感染的比较分析，研究人员发现了只存在于人类菌株中的三种基因，包括2种烯酰辅酶A水合酶、5种PE/PPE家族蛋白和8种mce3家族蛋白。这些基因中的绝大多数已经被证明在结核毒性和免疫中起着重要作用，它们在动物源菌株中缺乏特异性很可能导致结核杆菌宿主的适应性差异。通过对MTBC毒力因子的分析，发现北京系中只存在13个SNPS，很可能是北京系菌株毒力较强的原因之一；对比实验室最常用的标准是毒株H37RV和无毒株H37RA，发现3个可能导致H37RA毒力减弱的突变位点。S219L包括已经实验证的S219L (PhoP)、A219E (MazG) I228M和1个新发现 (EspK)；根据对动物源有毒株牛结核杆菌和弱毒株（卡介苗和田鼠分枝杆菌）的分析，RD1区域的前四个基因可能是动物源结核杆菌毒性减弱的原因，而不是传统概念所认为的整个RD1区域。通过对MTBC抗原决定簇的分析，发现北京菌株特别缺乏4个抗原决定簇，可能导致北京菌株免疫逃逸，毒性更强。通过对MTBC抗原决定簇的分析，发现北京菌株缺乏4个抗原决定簇，可能导致北京菌株免疫逃逸，毒性更强。此外，不同宿主的结核杆菌在抗原决定簇上也存在差异，反映了不同宿主的结核杆菌与相应宿主之间的特殊免疫反应。
该研究揭示了导致MTBC菌株表型差异的基因组突变，增强了对MTBC基因组如此保守和如此明显的表型差异的理解。此外，在整个MTBC范围内系统比较基因组学研究为更好地了解MTBC的致病机制奠定了基础，为结核病的防治提供了新的检测目标，进一步促进了结核病疫苗的研发。
该成果于2017年3月在线发表在《细胞与感染微生物学前沿》上（Front. Cell. Infect. Microbiol.）期刊。本研究由中国科学院百人计划、中国科学院重点部署项目、重大传染病防治专项资助。
