Приобретение и утрата церулид-синтетазы в ходе эволюции группы III Bacillus cereus sensu lato способствуют переходу между пищевыми патогенами, вызывающими рвоту и диарею

Церулид-продуцирующие представители группы III (так называемые эметические штаммы) обладают церулид-синтетазой — плазмид-кодируемой нерибосомной пептидсинтетазой, кодируемой генным кластером ces. Несмотря на известные риски для общественного здоровья, связанные с церулид-продуцирующими штаммами, геномное разнообразие эметических штаммов B. cereus sensu lato никогда не оценивали на уровне полногеномного анализа. В настоящем исследовании с помощью филогеномного подхода охарактеризованы геномы группы III B. cereus sensu lato, содержащие ces (ces-положительные), и близкородственные геномы без этого кластера (ces-отрицательные). Целью было оценить геномное разнообразие эметических штаммов и выявить возможные случаи утраты и/или приобретения ces в эволюционной истории линии типа последовательности (ST) 26, имеющей высокую эпидемиологическую и клиническую значимость и часто связанной с эметическими пищевыми заболеваниями. Анализ всех доступных в открытых базах данных ces-положительных геномов группы III и перемежающихся с ними ces-отрицательных геномов (n = 159) показал, что эметические штаммы B. cereus sensu lato не образуют единую клональную группу: церулид-продуцирующие штаммы встречаются в нескольких линиях группы III, и все они имеют общего предка, не способного продуцировать церулид (апостериорная вероятность 0,86–0,89). Общий предок представителей ST 26 существовал примерно в 1748 году (95% интервал наибольшей апостериорной плотности [HPD] 1246,89–1915,64), а способность продуцировать церулид впервые была приобретена этой линией до 1876 года (95% HPD 1641,43–1946,70). Внутри ST 26 выявлены два последующих случая приобретения ces и три случая его утраты, в том числе у изолятов, вызвавших токсикоинфекцию B. cereus (то есть заболевание с диареей). Значимость: Bacillus cereus sensu lato ежегодно вызывает во всём мире тысячи случаев пищевых заболеваний двух типов: интоксикацию церулидом (эметический синдром) или токсикоинфекцию, обусловленную несколькими энтеротоксинами (диарейный синдром). Показано, что эметические штаммы B. cereus sensu lato не представляют собой однородную клональную группу, возникшую в результате единственного приобретения церулид-синтетазы и последующего распространения: приобретение и утрата этого фермента — динамический процесс, происходящий в разных линиях и позволяющий некоторым популяциям группы III в ходе эволюции переходить от диарейного к эметическому типу пищевой патогенности и обратно. При выборе референсного генома для полногеномного исследования вспышек, вызванных эметическими штаммами B. cereus sensu lato, необходима осторожность: неудачный выбор может снизить разрешающую способность анализа и затруднить эпидемиологическое расследование.