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천종식
천종식 (Jongsik Chun) 저자 이메일 보기
서울대학교
 
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Comparative genomics reveals mechanism for short-term and long-term clonal transitions in pandemic Vibrio cholerae
Jongsik Chuna,b,c, Christopher J. Grimb, Nur A. Hasand,e, Je Hee Leea,c, Seon Young Choia,c, Bradd J. Haleyd, Elisa Tavianid, Yoon-Seong Jeonc, Dong Wook Kimc, Jae-Hak Leea, Thomas S. Brettinf, David C. Brucef, Jean F. Challacombef, J. Chris Detterf, Cliff S. Hanf, A. Christine Munkf, Olga Chertkovf, Linda Meinckef, Elizabeth Saundersf, Ronald A. Waltersg, Anwar Huqd, G. Balakrish Nairh and Rita R. Colwellb,d,i,1

aSchool of Biological Sciences and Institute of Microbiology, Seoul National University, Seoul 151-742, Republic of Korea;
bCenter for Bioinformatics and Computational Biology, University of Maryland Institute for Advanced Computer Studies, and
dMaryland Pathogen Research Institute, University of Maryland, College Park, MD 20742;
cInternational Vaccine Institute, Seoul 151-818, Republic of Korea;
eInternational Center for Diarrheal Disease Research, Bangladesh, Dhaka-1000, Bangladesh;
fBioscience Division, Department of Energy Joint Genome Institute, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545;
gPacific Northwest National Laboratory, Richland, WA 99352;
hNational Institute of Cholera and Enteric Diseases, Beliaghata, Kolkata 700 010, India; and
iJohns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Baltimore, MD 21205

Contributed by Rita R. Colwell, July 21, 2009 (sent for review May 19, 2009)

Abstract

Vibrio cholerae, the causative agent of cholera, is a bacterium autochthonous to the aquatic environment, and a serious public health threat. V. cholerae serogroup O1 is responsible for the previous two cholera pandemics, in which classical and El Tor biotypes were dominant in the sixth and the current seventh pandemics, respectively. Cholera researchers continually face newly emerging and reemerging pathogenic clones carrying diverse combinations of phenotypic and genotypic properties, which significantly hampered control of the disease. To elucidate evolutionary mechanisms governing genetic diversity of pandemic V. cholerae, we compared the genome sequences of 23 V. cholerae strains isolated from a variety of sources over the past 98 years. The genome-based phylogeny revealed 12 distinct V. cholerae lineages, of which one comprises both O1 classical and El Tor biotypes. All seventh pandemic clones share nearly identical gene content. Using analogy to influenza virology, we define the transition from sixth to seventh pandemic strains as a “shift” between pathogenic clones belonging to the same O1 serogroup, but from significantly different phyletic lineages. In contrast, transition among clones during the present pandemic period is characterized as a “drift” between clones, differentiated mainly by varying composition of laterally transferred genomic islands, resulting in emergence of variants, exemplified by V. cholerae O139 and V. cholerae O1 El Tor hybrid clones. Based on the comparative genomics it is concluded that V. cholerae undergoes extensive genetic recombination via lateral gene transfer, and, therefore, genome assortment, not serogroup, should be used to define pathogenic V. cholerae clones.

genomic islands, cholera toxin prophage, lateral gene transfer

Footnotes

1To whom correspondence should be addressed.

Author contributions: J.C., C.J.G., R.A.W., A.H., G.B.N. and R.R.C. designed research; N.A.H., T.S.B., D.C.B., J.F.C., J.C.D., C.S.H., A.C.M., O.C., L.M., and E.S. performed research; J.C., C.J.G., N.A.H., J.H.L., S.Y.C., B.J.H., E.T., Y.-S.J., D.W.K., and J.-H.L analyzed data; and J.C. and R.R.C. wrote the paper.

The authors declare no conflict of interest.

논문정보
- 형식: Research article
- 게재일: 2009년 08월 (BRIC 등록일 2012-08-28)
- 연구진: 국내+국외 연구진
- 분야: Microbiology
- 피인용횟수: 최근 3년간 60회 이상 인용된 논문
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