Streptococcus oralis subsp. tigurinus J22的完整基因组序列，该菌株是用于研究其与Streptococcus mutans之间拮抗作用的模式菌株

《Microbiology Resource Announcements》：Complete genome sequence of Streptococcus oralis subsp. tigurinus J22, a model strain for antagonistic interaction against Streptococcus mutans

氢过氧化物产生菌口腔链球菌亚种??鲁??株J22的基因组测序及拮抗机制研究。该菌株通过产H2O2抑制龋齿致病菌S. mutans生物膜形成，基因组含1,861个CDS，GC含量41.1%。

　　

摘要

口腔链球菌 tigurinus 亚种 J22 菌株是一种具有强效过氧化氢生成能力的口腔共生菌。由于其对致龋病原体具有拮抗作用，该菌株可作为研究微生物拮抗相互作用的模型细菌。S. oralis J22 的基因组序列长度为 1,967,320 bp，GC 含量为 41.1%。

公告

口腔链球菌 tigurinus 亚种 J22 菌株是一种能够产生过氧化氢（H₂O₂）的口腔共生菌。它已被用作研究细菌对口腔病原体拮抗作用以及评估口腔分离株抑制致龋生物膜形成能力的模型细菌（1–4）。其拮抗活性主要通过产生 H₂O₂ 而实现，而非蛋白质类化合物（如细菌素）（图 1）。

图 1

图 1 S. oralis J22 对 S. mutans 的典型拮抗作用。（A）无论培养基中的葡萄糖浓度如何，S. oralis J22 始终能抑制 S. mutans 的生长；而 S. oralis ATCC 35037 的抑制作用依赖于葡萄糖浓度，在高葡萄糖条件下活性显著降低（2% 葡萄糖相比 0.2% 葡萄糖）。（B）为了验证 H₂O₂ 是否是 S. oralis J22 产生的唯一化学抑制剂，在将 S. mutans 接种到 S. oralis 附近之前，分别添加了过氧化物酶和蛋白酶处理 10 分钟。有趣的是，过氧化物酶完全消除了 S. oralis 诱导的抑制作用，而蛋白酶处理对生长抑制效果没有显著影响。

与其他口腔共生链球菌（如 S. oralis ATCC 35037（图 1）相比，J22 菌株在不同葡萄糖条件下对 Streptococcus mutans 的抑制作用更强（3, 5）。尽管其具有重要的功能价值，但 J22 的全基因组序列尚未公开，限制了相关机制研究（如宏转录组学分析）的进行。

J22 菌株最初从人体口腔中分离得到（2），由 Jens Kreth 博士（俄勒冈健康与科学大学）提供。甘油储备液被涂布在添加了 5% 羊血的脑心浸液琼脂平板上，并在 37°C、5% CO₂ 环境下培养 48 小时。基因组 DNA 使用 Epicenter 公司的 MasterPure DNA 纯化试剂盒进行提取，首先使用溶菌酶和突变酶在 TE 缓冲液中裂解细胞，随后进行蛋白酶 K 消化和 RNase A 处理（6）。纯化的 gDNA 通过 Agilent ScreenTape 分析仪（Agilent 公司）进行质量检测。

S. oralis J22 的基因组序列使用 PacBio Sequel IIe（Pacific Biosciences 公司）和 Illumina NovaSeq X（Illumina 公司）平台进行测序，测序工作由 Microgen Inc.（韩国）完成。对于 PacBio 测序，使用 Megaruptor 3（Diagenode 公司）将 4 μg 的基因组 DNA 切成 7–12 kb 的片段，并使用 PacBio SMRTbell prep kit 3.0 进行制备；文库经过退火处理后，使用 Sequel II Bind Kit 3.2 和 SMRT Cell 8M 在 PacBio Sequel IIe 系统上进行测序，测序时间为 15 小时。对于 Illumina 测序，使用 TruSeq DNA Nano Kit（Illumina 公司）制备文库，每条文库包含 100 ng 的片段DNA，并在 NovaSeq X 上进行双端测序（每个读取片段长度为 150 bp）。PacBio 的高质量读取数据通过 Microbial Genome Assembly pipeline（基于 Hierarchical Genome Assembly Process，版本 v13.0.0.207600）进行 de novo 组装（7）；Illumina 的读取数据使用 Trimmomatic v0.38（ILLUMINACLIP:Adapter.fasta:2:30:10:8:true LEADING:15 TRAILING:15 SLIDINGWINDOW:4:15MINLEN:36）进行处理（8）。Phred 分数 ≥30 的读取数据被保留，并使用 Pilon v1.22 进行三轮优化（9）。通过识别重叠的末端区域确认基因组的环状结构，并根据 dnaA 坐标将基因组序列调整为从复制起点开始。

基因组注释使用 Prokka v1.14.6（10）预测编码序列（CDSs）、tRNAs 和 rRNAs；进一步的功能注释使用 InterProScan v5.34-73.0（11）和 PSI-BLAST v2.6.0（12），并参考 EggNOG 数据库 v4.5（13）进行同源性分析。

S. oralis J22 的序列被存储在 GenBank 中，为一个环状 contig，序列长度为 1,967,320 bp，GC 含量为 41.1%，包含 1,861 个编码序列（CDSs）、61 个 tRNAs 和 12 个 rRNAs（表 1）。

表 1

表 1 S. oralis tigurinus 亚种 J22 的完整基因组序列、de novo 组装结果及注释信息

类别	特征	S. oralis J22
高质量读取数据（HiFi reads）	读取数量	30,781
总碱基对数（bp）	209,722,659
N50 基因（bp）	7,641
过滤后的 Illumina 读取数据	读取数量	11,951,272
总碱基对数（bp）	1,803,548,598
基因组组装结果	contig 数量	1
总碱基对数（bp）	1,967,320
N50 基因（bp）	1,967,320
GC 含量（%）	41.1
平均深度（×）	106.4
编码序列数量（CDs）	1,861
编码比例（%）	98.5
tRNAs 数量	61
rRNAs 数量	12

致谢

本研究部分得到了韩国国家研究基金会（NRF）（项目编号 RS-2021-NR061314，资助人 D.K.）和 NRF 的生物与医学技术发展计划（项目编号 RS-2022-NR067350，资助人 D.K.）的支持，资金来源于韩国政府（MSIT）。同时，作者感谢 Jens Kreth 博士（俄勒冈健康与科学大学）提供 S. oralis J22 菌株。