Štúdia: Gény na úteku: Ako si zlé baktérie požičiavajú superzbrane priamo vo vašom čreve

V tomto článku sa jedná sa o zistenia z novej štúdie publikovanej na Cambridge university. Originál článku publikovaný online Cambridge University Press dňa 24. februára 2023

Najprv krátky sumár. Počuli ste už o črevnom mikrobióme? Je to miliardová komunita, ktorá kontroluje vaše trávenie, imunitu a náladu. Nový výskum však odhalil, že v tomto preplnenom ekosystéme dochádza k niečomu, čo pripomína požičiavanie zbraní hromadného ničenia.

Vedci varujú, že baktérie si vedia odovzdávať gény pre toxíny a rezistenciu na antibiotiká – a to neuveriteľne rýchlo!

Tichí agenti: Mobilné genetické elementy

Väčšina génov baktérie je „uzamknutá“ v jej hlavnej DNA. Ale gény, ktoré kódujú toxíny alebo odolnosť voči liekom, sú často naviazané na špeciálne balíčky, ktoré nazývame Mobilné Genetické Elementy (MGEs).

Tieto MGEs sú ako genetickí kuriéri alebo ako malé USB kľúče. Umožňujú baktériám rýchlo si navzájom „poslať“ kritické informácie. Deje sa to procesom, ktorý sa volá Horizontálny Prenos Génov (HGT), a ten mení pravidlá hry:

Rýchla evolúcia: Nepriateľské baktérie nemusia čakať na vlastnú mutáciu. Potrebnú toxickú vlastnosť alebo odolnosť voči lieku si jednoducho „stiahnu“ od iného obyvateľa čreva.
Komunikácia na dennom poriadku: Prenos sa nedeje len medzi zlými patogénmi. Dokonca aj inak neškodné (komensálne) baktérie si môžu od patogénov prevziať nebezpečné gény a samy sa tak stať hrozbou.

Toxíny ako darček: Príbehy z podsvetia

Vedci v článku detailne opisujú, ako si Salmonella, Clostridium difficile (známy vinník nemocničných hnačiek) a iné črevné patogény vymieňajú toxické gény, ktoré spúšťajú ochorenia.

Ide o neustále prebiehajúcu genetickú výzbroj vo vašom čreve, kde je toxín, ktorý dnes produkuje jeden patogén, zajtra už súčasťou arzenálu inej baktérie.

Čo to znamená pre nás?

Strava vs. Gémy: Zloženie nášho mikrobiómu – to, či v ňom dominujú „dobré“ alebo „zlé“ baktérie – je silne ovplyvnené stravou, životným štýlom a liekmi (napr. antibiotiká a dokonca aj lieky na diabetes).
Ochrana pred „výmenou zbraní“: Udržiavanie zdravej a rozmanitej mikrobiálnej komunity je kľúčové. Pestrá strava bohatá na vlákninu a cielená podpora prospešných baktérií môže posilniť ekosystém natoľko, že sa mu podarí potlačiť rast patogénov a zamedziť tomuto nebezpečnému horizontálnemu prenosu génov.

Záver: Zdravý mikrobióm nie je len o dobrom trávení. Je to vaša prvá línia obrany, ktorá rozhoduje o tom, ktoré baktérie si vedia vo vašom čreve požičať a odovzdať najnebezpečnejšie genetické kódy.

Slovenskú verziu článku nájdete nižšie. Názov článku v slovenčine je: Mobilné genetické prvky spojené s toxínmi v hlavných črevných bakteriálnych patogénoch

Shruti Panwar, Shashi Kumari, Jyoti Verma, Susmita Bakshi, Lekshmi Narendrakumar,Deepjyoti Paul and Bhabatosh Das*
Functional GenomicsLaboratory,InfectionandImmunologyDivision,TranslationalHealthScienceandTechnologyInstitute,Faridabad, India *Corresponding author. Email: bhabatosh@thsti.res.in (Received 16 February 2022; revised 31 December 2022; accepted 24 February 2023)

Abstrakt

Jedným z fascinujúcich výsledkov štúdií ľudského mikrobiómu využívajúcich multi-omickú technológiu je schopnosť dešifrovať milióny mikrobiálne kódovaných funkcií v najkomplexnejšom a najhustejšie osídlenom mikrobiálnom ekosystéme, vrátane ľudského gastrointestinálneho traktu (GI), bez kultivácie mikróbov. Je dobre známe, že viaceré funkcie, ktoré modulujú ľudský metabolizmus, asimiláciu živín, imunitu, infekcie, závažnosť ochorení a terapeutickú účinnosť liekov, majú prevažne mikrobiálny pôvod. Okrem toho sú tieto mikrobiálne funkcie dynamické a môžu sa šíriť medzi mikrobiálnymi taxónmi žijúcimi v rovnakom ekosystéme alebo iných mikrobiálnych ekosystémoch prostredníctvom horizontálneho prenosu génov. Pre klinických lekárov aj výskumníkov je mimoriadne dôležité pochopiť toxíny, faktory virulence a vlastnosti rezistencie voči liekom kódované mikróbmi spojenými s ľudským telom. Keď sú však takéto vlastnosti geneticky spojené s mobilnými genetickými prvkami (MGE), ktoré ich robia prenosnými, vytvára to dodatočnú záťaž pre verejné zdravie. Táto štúdia sa zameriava hlavne na funkcie komenzálov v čreve a dynamiku a vzájomné pôsobenie medzi komenzálnymi a patogénnymi baktériami v čreve. Štúdia tiež sumarizuje množstvo MGE spojených s virulentnými génmi prítomnými v genómoch rôznych enterických bakteriálnych patogénov, ktoré sú prenosné medzi inými patogénmi a komenzálmi.

Kľúčové slová: Mobilné genetické prvky; mikrobióm; patogény; toxíny; horizontálny prenos génov; rezistencia na lieky

Úvod

Termín „črevná mikrobiota“ označuje celú populáciu mikroorganizmov, ktoré žijú v ľudskom čreve, a zahŕňa baktérie, huby, archey, prvoky a vírusy (Sekirovetal., 2010). Bakteriálna mikrobiota človeka bola dôkladne preskúmaná, ale výskum ostatných ríš je stále v počiatočnom štádiu. Prehľad rôznorodých zložiek mikrobioty ľudského čreva je uvedený na obrázku 1 spolu s jej hlavnými zložkami. Črevo má veľký prísun mikronutrientov, široký rozsah pH a prístup k kyslíku, vodíku a metánu, čo z neho robí preferované miesto pre mikrobiálnu kolonizáciu a vhodné prostredie pre horizontálny prenos génov (HGT) (Kurokawa et al., 2007). Za posledných 10 rokov viacero štúdií poukázalo na interakcie medzi baktériami a ich hostiteľmi. V ľudskom čreve môžu byť baktérie komenzálne, symbiotické, patobiontné alebo patogénne (Matijašić et al., 2020). Komensálne baktérie v čreve hrajú dôležitú úlohu pri produkcii vitamínov, syntéze mastných kyselín s krátkym reťazcom (SCFA), regulácii bariérovej funkcie, imunomodulácii a mnohých ďalších procesoch, čím podporujú homeostázu organizmu (Valdes et al., 2018). Je známe, že inhibujú rast patogénnych baktérií prostredníctvom procesu známeho ako „rezistencia na kolonizáciu“, buď produkciou metabolitov, ktoré inhibujú rast patogénov, alebo reguláciou imunitného systému hostiteľa. Existuje však aj niekoľko správ, ktoré naznačujú, že komenzály môžu pomáhať kolonizácii patogénov tým, že vylučujú živiny, ktoré tieto baktérie živia, čo im umožňuje nakoniec prekonať komenzály a spôsobiť ochorenie (Rolhion a Chassaing, 2016). Okrem toho predchádzajúce výskumy ukázali, že komenzály produkujú malé zlúčeniny z mukóznej vrstvy hostiteľa, ktoré modulujú virulenciu enterohemoragického Escherichia coli (Jubelin et al., 2018). Je dobre zdokumentované, že patogénne mikroorganizmy majú schopnosť vymieňať si gény s nepatogénnymi obyvateľmi čriev (Messerer et al., 2017). Aby sme pochopili, ako sa infekcie vyvíjajú v čreve, musíme dôkladne poznať ekológiu a genetické charakteristiky mnohých baktérií, ktoré prevládajú v ľudskom čreve. Vývoj metód a technológií za posledných 20 rokov, najmä zavedenie sekvenovania novej generácie, zlepšil našu schopnosť pochopiť a skúmať prínos členov mikrobioty a ich úlohu v ľudskom zdraví. Bakteriálny genóm sa delí na dve široké kategórie, a to jadrový a doplnkový genóm. Prídavný genóm je rastúci genový fond s neesenciálnymi schopnosťami, ktoré poskytujú výhodu pre prežitie v danej nika, zatiaľ čo jadrový genóm kóduje proteíny, ktoré sú potrebné pre metabolické funkcie (Rankinet al., 2011). Gény odolné voči antibiotikám (Acman et al., 2022) a gény virulencie (Juhas et al., 2015) patria medzi genové fondy nachádzajúce sa v doplnkovom genóme a šíria sa najmä horizontálnymi transferovými procesmi (Brito et al., 2016), t. j. transdukciou, konjugáciou, prirodzenou transformáciou a fúziou vezikúl vonkajšej membrány (obrázok 2). V porovnaní s jadrovým genómom je exogénna DNA ľahko rozlíšiteľná vďaka svojmu jedinečnému zloženiu G þ C a špecifickým miestam vloženia (Ochman et al., 2000). Mobilné genetické elementy (MGE) sú jedným z hlavných facilitátorov HGT (Gyles a Boerlin, 2013). MGE zahŕňajú profágy, kompozitné transpozóny, patogénne ostrovy, fágy, integračné konjugačné elementy (ICE), plazmidy atď. (Davis a Waldor, 2002). Prenos MGE v čreve vedie k prenosu nielen génov rezistencie voči antibiotikám (ARG), ale aj génov, ktoré kódujú metabolické kompetencie, ako je detoxikácia soľou, využitie polysacharidov a degradácia hlienu (Broaders et al., 2013). Bohatosť a rozmanitosť týchto MGE v ľudskom čreve sťažuje úplné pochopenie ich ekologických a biologických identít. Mnoho publikovaných článkov už potvrdilo, že MGE sa získavajú prostredníctvom HGT a sú spojené s génmi kódujúcimi rezistenciu voči antibiotikám (Kent et al., 2020;

von Wintersdorff et al., 2016; Wang et al., 2022), ale MGE spojené s génmi virulencie sú menej zdôrazňované (Partridge et al., 2018). Mnohé bakteriálne chromozómy a mobilné genetické komponenty majú systémy toxín-antitoxín (TA) (Peltier et al., 2020; Schmidt a Hensel, 2004; Weaver et al., 2017). Komensály zvyčajne nemajú virulentné vlastnosti a aktívne produkujú látky, ktoré podporujú stabilné interakcie s inými baktériami, ktoré zabraňujú ich vstupu do potenciálne škodlivých ciest. Zmeny v ekológii, ktoré vytvárajú nové biotopy, alebo prenos génov virulencie z patogénov vedú k transformácii komenzálov na patogény. Nadobudnutie toxínov alebo génov spojených s chorobami, ako sú patogénne ostrovy, sú príkladmi mechanizmov, ktoré prispievajú k transformácii komenzálov na patogény a destabilizácii interakcie medzi komenzálmi a hostiteľom (Gilmore et al., 2013). Alternatívne môže strata komenzálnych funkcií viesť k virulencii, ako sa zdá, že sa stalo v prípadoch Yersinia pestis (Chain et al., 2004) a Bordetella pertussis (Parkhill et al., 2003). Táto štúdia sumarizuje rôzne MGE prítomné v genómoch enterických patogénov a iných komenzálnych baktérií prítomných v čreve a ich úlohu v produkcii toxínov, patogenéze a vývoji ochorení. Táto komplexná štúdia objasňuje úlohu MGE pri formovaní ekológie a evolúcie črevného mikrobiómu a ako vedú k adaptácii komunity na črevné prostredie.

Dynamický mikrobióm ľudského čreva

Ľudské črevo je domovom komplexnej a dynamickej mikrobiálnej komunity. Zloženie črevnej mikrobioty ovplyvňuje široká škála premenných, vrátane spôsobu pôrodu (Reyman et al., 2019), stravy (David et al., 2014; Muegge et al., 2011), životného štýlu a genetiky hostiteľa (Qin et al., 2022). Na mikrobióm čreva vplývajú evolučné dynamické procesy, ako sú mutácie, horizontálny génový prenos, drift a selekcia, ako aj ekologické faktory, ako sú zmeny v abundancii druhov alebo nahradenie kmeňov (Garud a Pollard 2020). Avšak aj dnes existujú veľké medzery v našich poznatkoch o globálnej variabilite mikrobiómu. Bolo zistené, že industrializácia, westernizácia a rozdiely medzi vidiekom a mestom v rámci jednej krajiny sú hlavnými príčinami tejto heterogenity (De Filipo et al., 2017). Environmentálne faktory, genetika, strava, choroby a vystavenie antibiotikám zohrávajú významnú úlohu pri určovaní diverzity a zloženia mikroorganizmov v rôznych častiach tela. Rozmanitá škála faktorov, ktoré môžu ovplyvňovať homeostázu čriev a mikrobiálnu diverzitu, je znázornená na obrázku 3. Päť hlavných kmeňov črevných baktérií sú Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria a Verrucomicrobia, pričom Firmicutes a Bacteroidetes tvoria 90 % črevnej mikrobioty zdravého človeka (Arumugam et al., 2011). Kmeň Firmicutes sa skladá z viac ako 200 rôznych rodov, ktoré tvoria Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus a Ruminococcus. Rod Clostridium predstavuje 95 % kmeňa Firmicutes. Bacteroidetes sa skladá z prevládajúcich rodov, ako sú Bacteroides a Prevotella. Kmeň Actinobacteria je proporcionálne menej zastúpený a reprezentuje ho hlavne rod Bifidobacterium. Hlavnými črevnými patogénmi sú Bacteroides fragilis, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, C. difficile, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Salmonella sp., Shigella sp., Vibrio parahaemolyticus, V. cholerae, Yersinia sp. a Helicobacter pylori patriace do kmeňov Bacteroidetes, Firmicutes a Proteobacteria. Črevná mikrobiota sa tiež líši v závislosti od anatomických oblastí čreva, ktoré majú tiež odlišné fyziologické charakteristiky, pH a napätie kyslíka, hojnosť substrátu a sekréciu hostiteľa (Zhang et al., 2015). Vzhľadom na dynamickú povahu črevnej mikrobiómy existujú významné rozdiely v zložení a diverzite črevnej mikrobiómy medzi ľuďmi rôznych národov. Niektoré baktérie sú špecifické pre ľudí z určitej geografickej oblasti. Okrem toho boli identifikované aj špecifické gény baktérií, ktoré sa vyskytujú výlučne u ľudí z určitej geografickej oblasti alebo etnickej skupiny. Podľa výskumu, ktorý vykonali Chen a kolegovia (Chen et al., 2020), bola vyššia hojnosť génu ppsA pozorovaná iba u Pseudomonas tutzerio európskej populácie. Ďalej je známe, že Burkholderia pseudomallei S13 je rozšírenejšia v európskej populácii. Okrem toho sa zistilo, že prevalencia Bacteroides je vyššia v európskej a americkej populácii ako v ázijskej, a gén MH0053_GL0075770 bol spojený s metabolizmom tukov a mohol by súvisieť s vysokotučnou stravou európskej a americkej populácie (Chen et al., 2016). Okrem toho výskumy ukázali, že Prevotella a Treponema sú častejšie u ľudí v Burkina Faso, africkej krajine, ktorej obyvatelia prísne dodržiavajú vegetariánsku stravu (De Filippo et al., 2010). Zaujímavé je, že u detí v Japonsku bol identifikovaný jedinečný mikrobióm s vysokým výskytom Bifidobacteriaceae a nízkym výskytom Enterobacteriaceae, čo poukazuje na vysoko hygienický životný štýl japonskej populácie a jej stravovacie návyky (Nakayama et al., 2015). Prevalencia Bacteroides plebeius v črevnom mikrobióme japonskej populácie, ktorý dokáže metabolizovať porfyrán prítomný v morských riasach, potvrdzuje súvislosť medzi stravou a mikrobiómom GI (Hehemann et al., 2010). Podľa Das et al. (2018) dominujú v črevnom mikrobióme indických komunít Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria a Proteobacteria. Prevotella a Candida boli u Indov častejšie ako u Japoncov kvôli rastlinnej strave indickej populácie (Pareek et al., 2019). Ďalšia zaujímavá štúdia Rothschild et al. (2018) podporuje myšlienku, že environmentálne faktory dominujú pri formovaní črevného mikrobiómu. Individuálne polymorfizmy jedného nukleotidu (SNP) alebo genetický pôvod nemajú významný vplyv na mikrobiotu a predtým hlásené vzťahy nie sú konzistentne pozorované vo všetkých štúdiách (). Hoci sa environmentálne vplyvy považujú za hlavný faktor ovplyvňujúci vývoj črevného mikrobiómu, individuálna genetika tiež zohráva úlohu v zložení mikrobiómu (Jakobsson et al., 2010). Niekoľko celogenómových asociačných štúdií spojilo genetické variácie hostiteľa v imunitných dráhach so zložením mikrobiómu v zdravom a chorom stave (Blekhman et al., 2015). Zistilo sa, že mutácie v géne stredomorskej horúčky (MEFV) sú spojené so zmenami v štruktúre črevnej mikrobiómovej komunity (Khachatryan et al., 2008). Rôzne genetické faktory hostiteľa a imunitné faktory hostiteľa, ktoré majú úlohu pri formovaní ľudského mikrobiómu, sú uvedené v databáze „Host Genetic and Immune factors shaping human Microbiota (GIMICA)“ (Tang et al., 2021). Okrem toho, rozdielna expozícia rôznym antibiotikám tiež mení mikrobiálny profil človeka. Observované štúdie zistili negatívny vzťah medzi prevalenciou mikrobiálnych komunít a expozíciou antibiotikám (Korpela et al., 2016). Zaujímavé je, že aj lieky, ktoré nie sú antibiotikami, ako napríklad metformín používaný hlavne na liečbu cukrovky 2. typu, boli identifikované ako príčina dysbiózy komenzálnych baktérií v čreve (Forslund et al., 2015). V recenzii sa rozoberajú funkcie komenzálnych baktérií v čreve, hlavné črevné patogény a dynamika MGE medzi komenzálmi a patogénmi, ktoré sú dôležité pre homeostázu čreva a progresiu ochorenia.

Funkcie komenzálnych baktérií v čreve

Je známe, že prítomnosť komenzálnych baktérií v čreve udržiava homeostázu čreva a má významný vplyv na zdravie a choroby človeka. Analýza 1520 kultivovateľných referenčných genómov komenzálnych baktérií, vykonaná v rámci Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (Kanehisa a Goto, 2000), odhalila, že sa vo väčšej miere podieľajú na metabolizme sacharidov a aminokyselín (Zou et al., 2019). Bolo zistené, že kmene Fusobacteria, Bacteroidetes, Proteobacteria a iné gramnegatívne baktérie disponujú širokou škálou génov biosyntézy lipopolysacharidov (ko00540). Gény, ktoré fungujú v smere degradácie glykánov (ko00531 a ko00511), boli identifikované ako hojné v Bacter oidetes, čo naznačuje ich účasť na katabolizme sacharidov. Ďalej boli identifikované gény podieľajúce sa na metabolizme sfingolipidov (ko00600) a syntéze steroidných hormónov (ko00140), ktoré sú hojné v Bacteroidetes. Proteobacteria boli identifikované ako bohaté na gény podieľajúce sa na degradácii xenobiotík (ko01220) (Zou et al., 2019). Mnoho virulentných faktorov a ARG bolo však tiež zmapovaných v databáze virulentných faktorov (Chen et al., 2005) a komplexnej databáze antibiotickej rezistencie (Alcock et al., 2020) v baktériách patriacich do kmeňa Proteobacteria, čo naznačuje ich schopnosť spôsobiť ochorenia. Esenciálne koenzýmy, ako je kobalamín, zachytávajú komenzály v čreve pomocou lipoproteínov vystavených na povrchu (Wexler et al., 2018). Biosyntéza queuosínu, náhrady guanínu, ktorá má význam pri mnohých fyziologických poruchách, ako je progresia rakoviny, neurologické deformity a zvýšená proliferácia buniek, bola identifikovaná ako proces vykonávaný E. coli a Bacillus subtilis. Toto bolo potvrdené štúdiom mutanta génu biosyntézy queuosínu E. coli, ktorý akumuloval epoxyqueuosín (Miles et al., 2011). Hlavnými produktmi sacharolytického kvasenia sacharidov, známymi ako SCFA, sú mravčan, acetát, propionát a butyrát, ktoré majú rôzne funkcie pri udržiavaní zdravej fyziológie čriev, vrátane integrity bariéry, imunomodulácie, proliferácie epitelu a regulácie chuti do jedla (Chambers et al., 2014; Magne et al., 2020; Morrison a Preston, 2016). Je známe, že črevné komenzály rozkladajú vlákninu z potravy, čím uvoľňujú deriváty indolu, ktoré aktivujú AhR (arylhydrokarbónový receptor) a iniciujú ILC3 (vrodené lymfoidné bunky typu 3) bunky, aby posilnili črevnú sliznicu prostredníctvom interleukínu-22 (Postler a Ghosh, 2017). Ďalej, komenzálne baktérie v čreve metabolizujú arginín, aby vylučovali polyamíny, ktoré inhibujú inflamatózny komplex NLRP6 (NOD-podobný receptor obsahujúci pyrínovú doménu 6) a tiež zmierňujú prozápalové cytokíny (Levy et al., 2015). Metabolity črevného mikrobiómu sú tiež známe tým, že inhibujú syntézu prozápalových génov závislú od jadrového faktora κB, ktorý moduluje cytokíny (Zhang et al., 2022). Okrem toho je známe, že črevné baktérie môžu meniť žlčové soli generované hostiteľom, ktoré sú dôležité pre signalizáciu a zvýšenie funkcie epitelovej bariéry (Sayin et al., 2013). Polysacharid A syntetizovaný B. fragilis pôsobí ako protizápalová molekula, ktorá indukuje sekréciu IL-10 CD4þ T bunkami (Johnson et al., 2015). Bolo zistené, že Clostridia udržiava hladinu kyseliny retinovej v čreve inhibíciou aktivity retinol dehydrogenázy 7 (Rdh7) v črevných epitelových bunkách (Grizotte-Lake et al., 2018). Komensály v čreve tak zohrávajú významnú úlohu v modulácii zdravia hostiteľa rôznymi spôsobmi, ako je metabolizmus živín, vylučovanie liekov, udržiavanie integrity bariéry a imunomodulácia. Bifidobaktérie a Lactobacillus spp. sa tiež široko používajú ako probiotiká v nutraceutickom priemysle a niektoré druhy majú dlhú históriu bezpečného používania pri výrobe potravín, krmív a sú účinné pri omladzovaní dysbiotického čreva v dôsledku infekcie alebo používania antibiotík. Ich použitie je však ohrozené translokáciou génu rezistencie na erytromycín erm(X), ktorú sprostredkováva genomický ostrov BKGI1 (Li et al., 2022).

Patogénne baktérie v čreve

Každý rok infekcie tráviaceho traktu zabíjajú milióny ľudí po celom svete. Keďže baktérie sú najčastejšou príčinou ochorení tráviaceho traktu, na ich liečbu sa často používajú antibiotiká. Používanie antibiotík vedie k dysbióze čriev a v extrémnych situáciách k sepsii v dôsledku uvoľnenia endotoxínov vyvolaných antibiotikami (Lepper et al., 2002). Escherichia, Salmonella, Shigella, Vibrio, Yersinia, patriace do kmeňa Proteo baktérií, a Clostridia, patriace do kmeňa Firmicutes, sú niektoré bežné rody črevných patogénov. U týchto bakteriálnych patogénov bolo zistené, že obsahujú niekoľko génov toxínov, ktoré sú spojené s MGE, čo by mohlo uľahčiť ich prenos na oportunistické patogény a komenzálne baktérie v čreve. Gény toxínov črevných patogénov a ich spojitosť s rôznymi MGE, ktoré môžu pomáhať pri prenose týchto génov toxínov, sú podrobne opísané v nasledujúcich častiach.

B. fragilis

B. fragilis je tyčinkovitý, gramnegatívny obligátny anaerób patriaci do kmeňa Bacteroidota. Genóm B. fragilis National Collection of Type Cultures (NCTC) 9343 je široko študovaný a obsahuje jeden kruhový chromozóm s dĺžkou 5205140 bp, ktorý obsahuje 4274 génov a plazmid pBF9343 (Pierce a Bernstein, 2016). Hoci táto baktéria je u ľudí komenzálna, jej podskupina nazývaná Enterotoxigénny B. fragilis (ETBF) bola spojená s vážnymi ochoreniami ľudí, ako je kolorektálny karcinóm a zápalová hnačka. Pri porovnaní klinických izolátov ETBF s referenčným kmeňom NCTC 9343 sa zistilo, že klinické izoláty mali 23 % získaných génov, ktoré boli zodpovedné za toxíny a rezistenciu voči antibiotikám (Pierce a Bernstein, 2016). Bolo zistené, že patogénny ostrov má znížený obsah G þC (35 %) v porovnaní s okolitou DNA (47 – 50 %), čo naznačuje, že izoláty ETBF získali patogénny ostrov prostredníctvom HGT od iných baktérií v čreve alebo od iného patogénu počas prechodnej infekcie. Okrem toho bolo zistené, že gén toxínu bft-2 a gén metaloproteázy (mpII) (Moncrief et al., 1995) sú obklopené predpokladanými mobilizačnými génmi bfmA, bfmB a bfmC, a samotný BfPAI je obklopený mobilizačnou oblasťou podobnou tej v plazmide pIP417, známej pre rezistenciu na 5-nitro-imidazol, a plazmide pBFTM10, známej pre poskytovanie rezistencie na klindamycín (Haggoud et al., 1994). Proteíny syntetizované z génu bfmC boli identifikované ako podobné mobilizačnému proteínu TraD plazmidu F a R100 E. coli (Franco Augusto et al., 1999). Kmeň ETBF tiež obsahuje gén toxínu metaloproteázy s molekulovou hmotnosťou 20 kDa nazývaný fragilysin, ktorý je zodpovedný za cytotoxicitu črevných buniek v patogénnom ostrovčeku fragilysinu prítomnom na transpozitívnom prvku CTn86. Okrem CTn86 existujú aj iné predpokladané konjugatívne transpozóny CTn9343, CTn9343-podobné alebo CTn86-podobné prvky v oblastiach lemujúcich patogenitné ostrovčeky ETBF (Buckwold et al., 2007).

C. perfringens

C. perfringens je spóroformujúci, tyčinkovitý, grampozitívny anaeróbny organizmus patriaci do kmeňa Bacillota/Firmicutes, ktorý sa bežne vyskytuje v čreve zdravých ľudí. Niekedy však C. perfringens spôsobuje rôzne črevné ťažkosti a črevné ochorenia, ako je otravu jedlom, hnačku nezávislú od jedla a kolitídu (Uzal et al., 2010). Kompletná sekvencia genómu 56 enterotoxín produkujúcich C. perfringens izolovaných od pacientov s otravou jedlom preukázala, že majú rôznorodý pangenóm s iba 12,6 % koregenómom, čo naznačuje výskyt vysokej miery HGT a získanie nových génov, ktoré prispievajú k produkcii toxínov, rezistencii voči antibiotikám a perzistencii (Kiu a Hall, 2018). Kmeňom C. perfringens typu A bol identifikovaný predpokladaný otvorený čítací rámec (ORF), ktorý vykazuje homológiu s ORF Salmonella Typhimurium IS200 inzerčným prvkom 1,5 kb nad génom cpe, ktorý kóduje enterotoxín C. perfringens zodpovedný za toxikózu (Brynestad et al., 1997). Ďalej bolo zistené, že gén epsilon toxínu (etx) prítomný v kmeňoch typu B a D C. perfringens je obklopený IS1151 a génom spojeným s transpozónom Tn3, ktorý vykazuje podobnosť s génom kódujúcim transpozázu v S. aureus a Lactococcus (Brynestad et al., 1997; Uzal et al., 2010). IS1151 umiestnený 96 bp nad génom etx v kmeňoch C. perfringens typu D bol identifikovaný ako homologický s prvkami inzerčnej sekvencie (IS) Bacillus thuringiensis a E. coli (Daube et al., 1993). Niekoľko kmeňov C. perfringens typu A bolo tiež identifikovaných ako nositeľov génu cpe na veľkej plazmide, ktorá obsahovala prvok IS1470 vo svojom chromozóme (Brynestad et al., 1994). Prvok IS1470 niesol gén kódujúci enzým transpozázu 346 aa, ktorý vykazoval homológiu s transpozázou nesúcou IS30 (Brynestad et al., 1994). Okrem toho bolo zistené, že genóm C. perfringens je bohatý na fágové prvky, ako sú ϕSM101, ϕ3626, ϕS9, ϕS63, ϕCP26F, ϕCP390, ϕCPV4, ϕZP2, ϕCP7R, ϕCPV1 a ϕCP24R (Kim et al., 2012).

C. botulinum

C. botulinum je tyčinkovitý, pohyblivý, spóroformujúci, grampozitívny anaeróbny organizmus patriaci do kmeňa Bacillota/Firmicutes, ktorý produkuje neurotoxín botulín. Botulizmus u ľudí je spôsobený konzumáciou kontaminovaných potravín a môže spôsobiť neurotoxicitu a dokonca paralýzu (Nigam a Nigam, 2010). Existujú štyri skupiny C. botulinum, z ktorých skupiny I a II spôsobujú botulizmus u ľudí. Skupina III spôsobuje botulizmus u zvierat a skupina IV nemá žiadnu súvislosť s botulizmom (Peck, 2009). Podľa správy z roku 2017 bol v NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) k dispozícii kompletný genóm iba 13 kmeňov C. botulinum. V roku 2022 však existuje približne 35 kompletných genómových sekvencií a 440 čiastočných genómových sekvencií C. botulinum. Veľkosť genómu C. botulinum sa pohybovala od 3,2 do 4,2 Mb s obsahom GC 27–29 % (Bhardwaj a Somvanshi, 2017). Génový klaster bont kóduje botulotoxín (BoNT), ktorý inaktivuje acetylcholínové kotvy v neuromuskulárnych spojeniach a spôsobuje paralýzu. Prítomnosť génov bont v C. botulinum je identifikovaná vďaka HGT. Génový klaster bont je prítomný buď v chromozóme, alebo v plazmide baktérie. V kmene C. botulinum A ATCC 3502 sú gény bont prítomné v operóne oppA/brnQ, operóne arsC alebo operóne rarA (Skarin a Segerman, 2011). BoNT sa ďalej delí na typy A, B, C, D, E, F a G. Skupina II C. botulinum je vo veľkej miere izolovaná z infekcií prenášaných potravinami a je známa produkciou neurotoxínov B, E a F. V C. botulinum sú toxíny A, B a F kódované chromozómom, toxín G je kódovaný plazmidom a profágy kódujú C1, D a E (Brüssow et al., 2004; Skarin a Segerman, 2011). Bolo zistené, že toxín C. botulinum G je prítomný na plazmide 81MD, a bolo zistené, že kmeň C. botulinum typu C (C)-203 U28 obsahuje toxín C2 na veľkom plazmide označenom ako pC2C203U28. Ďalšia podrobná genómová analýza C. botulinum odhalila, že kmene skupiny III obsahujú rôzne iné toxíny kódované v plazmidoch (Nawrocki et al., 2018). Nedávna správa naznačuje, že C. botulinum skupiny I a II má mnoho bont klastrov obklopených IS prvkami, čo umožňuje mobilitu týchto génov v genóme a tiež ich prenos do iných baktérií (Sakaguchi et al., 2009). Okrem toho bolo zistené, že gény C2toxingenes sú spojené s IS prvkami, ako sú ISCbt5 a ISCbt6 (Sakaguchi et al., 2009). Hoci bolo v genóme C. botulinum identifikované veľké množstvo IS prvkov a plazmíd, okrem tých, ktoré obsahujú gény botC a D, nie je k dispozícii veľa informácií o prevalencii fágových prvkov v genóme (Hilletal., 2009). Bolo však zistené, že päť fágov sc-st, c-468, c-203, c-d6f a d-1873 je zodpovedných za premenu netoxigenických kmeňov C. botulinum typu C a D na toxigenické kmene (Sakaguchi et al., 2005). Okrem toho sa zistilo, že infekcia dvoma bakteriofágmi, CEβ a Ceγ, mení netoxické kmene na toxické (Eklund et al., 1971).

C. difficile

C. difficile je anaeróbna, grampozitívna, tyčinkovitá baktéria patriaca do kmeňa Bacillota, Firmicutes, ktorá je známa tým, že u ľudí spôsobuje hnačkové ochorenia a kolitídu. V roku 2022 bolo v Genbank uložených viac ako 2600 genómov C. difficile. Odhaduje sa, že kompletný pangenóm C. difficile obsahuje približne 9640 génov, ktoré boli získané hlavne prostredníctvom HGT udalostí, ktoré tvoria približne 11 percent celkového genómu (Eyre et al., 2013; Scaria et al., 2010). Bolo identifikovaných mnoho plazmídov, ktoré obsahujú gény, ktoré dodávajú C. difficile rezistenciu voči antibiotikám. Mnoho štúdií v minulosti hlásilo prítomnosť transpozónov, ktoré dodávajú rezistenciu voči antibiotikám, ako sú Tn5397 alebo CTn3 (rezistencia voči tetracyklínu), Tn5398 (rezistencia voči makrolidom, linkozamidom a streptogramínom). Faktory virulence C. difficile sú toxíny A (klostridiálny cytotoxín) a B, kódované génmi tcdA a tcdB na 19,6 kb dlhom úseku chromozómu, ktorý tvorí odlišný patogénny lokus (PaLoc). Ďalej bolo zistené, že gény tcdB a cdtAB, ktoré kódujú binárny toxín s ADP ribosyltransferázovou aktivitou, sú kódované pravdepodobnými konjugačnými plazmidmi. Bolo zistené, že kmene C. difficile Clade C-I nesú monotoxín tcdBþPaLoc vedľa plnej CdtLoc vedľa extrachromosómových molekúl, ktoré sa podobajú konjugačným plazmidom (Ramírez-Vargas a Rodríguez, 2020). Okrem toho PaLoc kóduje proteíny, ktoré regulujú a pomáhajú pri sekrécii toxínu. Bolo zistené, že prenos PaLoc konvertuje netoxigénny kmeň na toxigénny (Brouwer et al., 2013). PaLoc chýba v netoxických kmeňoch. Medzi dvoma ISscdu2/20 a cdd2–3 nachádzajúcimi sa nad a pod PaLoc bol nájdený fragment DNA s dĺžkou 115 bp (Braun et al., 1996). Kým v iných kmeňoch, ako je VPI 10463, má toxigénny prvok dĺžku 19,6 kb a obsahuje päť ORF. Štyri z týchto ORF sú toxín A, toxín B, ORFtxe2 a ORFtxe3 a ORFtxel (Hammond a Johnson, 1995). Zaujímavé je, že presný mechanizmus prenosu PaLoc medzi kmeňmi nie je úplne známy. K dnešnému dňu nie je k dispozícii veľa údajov o prítomnosti transpozónov, ktoré sú spojené s mobilitou génov virulencie alebo toxínov v C. difficile (Brouwer et al., 2011). IStrony sú kombináciou intrónu skupiny I a ANIS, ktoré sa môžu úplne vyrezať a transponovať na nové miesto. IStrony sú schopné obsahovať variantné proteíny, pretože majú jedinečnú spojovaciu aktivitu. Zistilo sa, že vloženie IStronu do toxínu A C. difficile je zodpovedné za produkciu alternatívnych variantných toxínov baktériou. Rupnik et al. (2016) študovali rôzne permutácie toxínov produkovaných rôznymi typmi toxínov C. difficile.

E. faecalis

E. faecalis je grampozitívny organizmus, ktorý patrí do kmeňa Bacillota, Firmicutes a je prirodzeným obyvateľom gastrointestinálneho traktu ľudí a zriedkavo sa vyskytuje v stolici. Hoci sa táto baktéria považuje za komenzálnu, bola tiež spájaná s mnohými nozokomiálnymi (s zdravotníckou starostlivosťou súvisiacimi) infekciami, vrátane infekcií močových ciest, bakterémie, infekcií rán a endokarditídy (Fowler et al., 2005; Murray, 1990; Tleyjeh et al., 2005). Referenčný kmeň E. faecalis V583, klinický izolát, bol po prvýkrát zaznamenaný, sekvenovaný a publikovaný v roku 2003 v USA. Obsahoval 3337 ORF, ktoré kódujú proteíny v jeho chromozóme a troch plazmidoch pTEF1, pTEF2 a pTEF3. Obsah G þ C v chromozóme kmeňa bol 37,5 %, zatiaľ čo plazmidy vykazovali obsah G þ C 33,3 – 34,4 % a kódovali 3240 proteínov. Celkovo 25 % genómu E. faecalis pozostáva hlavne z niekoľkých MGE, ako je 38 inzerčných elementov, 7 fágových regiónov, patogénnych ostrovov a regiónov pre kompozitné transpozibilné elementy. Väčšina MGE bola identifikovaná ako nositeľka ARG a virulentných génov (Giridhara Upadhyaya et al., 2009; Paulsen et al., 2003). . V E. faecalis faktory virulence zahŕňajú hlavne adhéziu, tvorbu biofilmu, quorum sensing a toxínové gény. Adhézne faktory, ako sú ebpA/ B/C (pili pomáhajúce pri adhézii baktérií k proteínom hostiteľa), ace (kolagénový adhezín) a asa1 (agregačná látka), boli spojené s virulenciou organizmu (Fiore et al., 2019) . Bolo zistené, že toxín cytolyzín E. faecalis je produkovaný génmi prítomnými v cyl operóne (toxín cytolyzín), ktorý pozostáva z 8 génov cylA/B/I/M/R1/R2/S (Fiore et al., 2019). Okrem toho bolo zistené, že niekoľko kmeňov E. faecalis produkuje bakteriocíny, ktoré sú kódované konjugačnou plazmidou pMB1 s veľkosťou 90 kb a reagujú na pohlavné feromóny uvoľňované inými baktériami, ktoré uľahčujú ich prenos (Martínez-Bueno et al., 1992). Predchádzajúce štúdie odhalili, že najvirulentnejšie kmene E. faecalis sú MDR a silne tvoria biofilm, pretože majú výhodu v prežití v čreve v porovnaní s inými citlivými črevnými baktériami (Mundy et al., 2000). Enterokokový povrchový proteín (Esp) kódovaný génom esp je zodpovedný za tvorbu biofilmu, ktorý umožňuje jeho kolonizáciu v gastrointestinálnom trakte (Kristich Christopher et al., 2004). Klinické kmene E. faecalis obsahovali patogénne ostrovy, ktoré obsahovali cytolyzín aj esp v porovnaní s neinfekčnými izolátmi pochádzajúcimi z ústnej dutiny (Gold et al., 1975). Izoláty boli tiež identifikované ako obsahujúce profágové prvky, ktoré sú väčšinou spojené s virulenciou a patogenitou. Kmeň V583 obsahuje sedem profágových prvkov, ktoré patria do kategórie temperovaných fágov V583-pp1 až V583-pp7 s veľkosťou od 12 do 43 Kb (Matos et al., 2013). Okrem miernych fágov boli hlásené aj lyzogénne fágy, a to GQ478081 (ΦFL1A), GQ478082 (ΦFL1B), GQ478083 (ΦFL1C), GQ478084 (ΦFL2A), GQ478085 (ΦFL2B), GQ478086 (ΦFL3A), GQ478087 (ΦFL3B) a GQ478088 (ΦFL4A) (Stevens et al., 2011). DNA fágu sa integruje do hostiteľskej baktérie prostredníctvom integrázy patriacej do rodiny serínových rekombináz na miestach att v chromozóme. Proteíny kódované génom fágov sa podieľajú na udržaní lysogénie, adhézii a virulencii (Brede et al., 2011).

S. aureus

S. aureus je grampozitívna baktéria, ktorá patrí do kmeňa Bacillota, Firmicutes a je oportunistickým patogénom, ktorý kolonizuje rôzne časti ľudského tela. Je však tiež známe, že táto baktéria spôsobuje ochorenia, ako je otrava jedlom, toxický šokový syndróm, pneumónia, sepsa a endokarditída. S. aureus je hlavnou príčinou nozokomiálnych infekcií a je notoricky známy tým, že získava virulentné gény kódované MGE (Lindsay a Holden, 2004). Genóm S. aureus sa pohybuje od 2,8 Mb do 2,9 Mb. Približne 75 % genómu S. aureus bolo identifikovaných ako konzervovaných, ktoré tvoria jadrový genóm a podieľajú sa na pravidelnom metabolizme bunky. Približne 25 % genómu bolo identifikovaných ako doplnkový genóm, ktorý obsahoval nižší obsah G þ C v porovnaní s jadrovým genómom (Turner et al., 2019). Podobne ako u iných baktérií, doplnkový genóm tvoria gény spojené s virulenciou a patogenitou. Izoláty S. aureus prirodzene obsahujú jeden alebo viac plazmídov a sú klasifikované do troch tried, I, II a III. Bolo zistené, že v S. aureus sa väčšina prenosu plazmidov uskutočňuje prostredníctvom transdukcie, pretože S. aureus nie je konjugatívne kompetentný. Mnohé ARG S. aureus sú spojené s plazmidmi. vanAoperon, ktorý obsahuje gény, ktoré poskytujú rezistenciu voči vankomycínu, je podľa všetkého získaný E. faecalis v dôsledku konjugatívneho prenosu (Hiramatsu et al., 1997). Okrem génov, ktoré kódujú rezistenciu voči vankomycínu, boli v plazmidoch S. aureus identifikované aj gény, ktoré kódujú rezistenciu voči beta-laktámovým antibiotikám (Altboum et al., 1985). Okrem toho boli identifikované enterotoxín B, bakteriocín a exfoliatívny toxín B ako plazmidy kódované v patogéne (Bukowski et al., 2010). Šesť génov (seg, sei, sem, sen, seo a seu) kódujúcich enterotoxíny sa nachádza v klastri génov enterotoxínu (egc), ktorý je súčasťou genómového ostrova S. aureus vSaβ (tiež známy ako SaPI3/m3). Prenos vSaβ uľahčuje stafylokokový mierny fág Φ SaBov (Moon et al., 2015). Okrem plazmídov boli v genóme S. aureus identifikované aj genetické prvky, ako sú transpozóny a IS prvky, ktoré pomáhajú pri bakteriálnej evolúcii, a to v jedinom alebo tandemovom kópiách. Je tiež známe, že IS a jednotkové transpozóny výrazne prispievajú k antibiotickému odporu u S aureus (Byrne et al., 1989). Okrem antibiotického odporu transpozóny tiež poskytujú odolnosť voči ťažkým kovom, ako je kadmium (Kuroda et al., 2001). Fágové prvky S. aureus sú troch typov: lytické, temperované a chronické. Na základe veľkosti fágového prvku sa ďalej delia na triedu I (16–20 kb), II (35–40 kb) a III (125–140 kb) (Kwan et al., 2005). V S. aureus obsahujú temperované bakteriofágy gény ako stafylokináza (sak), proteín inhibujúci chemotaxiu (scn), enterotoxíny a exfoliatívny toxín (eta) (Deghorain a Van Melderen, 2012). Virulentné faktory, ako je Panton-Valentine leukocidín, enterotoxín A a exfoliatívny toxín A, sú kódované lysogénnymi profágmi. Gény asociované s virulenciou sa zvyčajne nachádzajú v blízkosti miesta pripojenia (att) a integračného miesta (int) fágového elementu. Pomocné fágy Φ11 a Φ80α pomáhajú pri replikácii, mobilizácii a excízii ostrovov patogenity stafylokokov (SaPI), ktoré sú nemobilnými patogénnymi ostrovmi S. aureus (Mir-Sanchis et al., 2012; Ram et al., 2012). Bolo sekvencovaných mnoho SaPI, ktoré kódujú enterotoxíny a toxín toxického šokového syndrómu (TSST) (Xia a Wolz, 2014).

Salmonella spp

Salmonella je gramnegatívna enterobaktéria v tvare tyčinky, ktorá patrí do kmeňa Pseudomonadota, teda Proteobacteria. Ide o fakultatívne anaeróbne baktérie, ktoré sú zodpovedné za značnú časť ochorení na celom svete. Salmonella spp. je známa ako jedna z hlavných príčin gastrointestinálnych ochorení po celom svete. Celosvetovo je 1,3 miliardy prípadov gastroenteritídy, 3 milióny úmrtí a 16 miliónov prípadov brušného týfusu pripisovaných každoročne Salmonelle (Pui et al., 2011). Salmonella enterica a Salmonella bongori sú dva druhy, ktoré tvoria rod Salmonella. Viac ako 2600 sérotypov S. enterica je ďalej rozdelených do šiestich poddruhov, ktoré sa od seba odlišujú rozdielmi v ich bičíkových (H) a somatických (O) vlastnostiach. Väčšina infekcií u ľudí je spôsobená S. enterica poddruhom I (enterica), ktorý je zároveň najčastejšie izolovaným poddruhom u zvierat (Brenner et al., 2000). Na druhej strane, S. bongori sa
vyskytuje prevažne u „studenokrvných“ zvierat, ako sú obojživelníky, ryby a plazy, a je tiež známe, že spôsobuje menej ako 1 % infekcií u ľudí (Tomastikova et al., 2017). Salmonely sú z medicínskeho hľadiska kategorizované na tyfové (S. Paratyphi A, S. Paratyphi B, S. Typhi) a netýfové Salmonella (napr. Enteritidis). S. Typhi murium je známe tým, že spôsobuje týfus, S. Paratyphi A, B a C spôsobujú črevnú horúčku a iné sérotypy S. Paratyphi spôsobujú salmonelózu. Sérovary Salmonella, o ktorých je známe, že spôsobujú gastroenteritídu, sa môžu šíriť kontaminovanými potravinami alebo vodou alebo priamo fekálno-orálnou cestou. Väčšina sérotypov Salmonella môže spôsobiť gastroenteritídu, zatiaľ čo malý počet, ako napríklad S.Typhi, môže spôsobiť invazívnu infekciu (Rabsch et al., 2001). Patogenita infekcií Salmonella zahŕňa rokú škálu virulentných faktorov, ako sú patogenitné ostrovy Salmonella SPI-1, SPI-2 a iné SPI, ktoré sú kódované sekrečnými systémami typu 3 (T3SS), ako aj bičíky, kapsuly, plazmidy a adhézne systémy.
Vývoj T3SS-2 a intracelulárna reprodukcia prebiehajú v membránou ohraničenom kompartmente
známom ako vakuola obsahujúca Salmonella (SCV). Dva konzervované a stabilné PAI, známe ako patogénne ostrovy Salmonella 1 a 2 (SPI-1a SPI-2), sú prítomné vo všetkých druhoch S. enterica. SPI-1 exprimoval sekrečný systém typu 3 (TTSS-1), obsahujúci invazívne gény, ktoré umožňujú baktériám vstúpiť do hostiteľských črevných epiteliálnych buniek prostredníctvom procesu zahŕňajúceho polymerizáciu aktínu a remodeláciu cytoskeletu (Raffatellu et al., 2005, Jajere 2019). Okrem toho sa SPI-2, kódovač TTSS-2, syntetizuje keď Salmonella infikuje fagocytárne bunky hostiteľa, ako sú dendritické
bunky a makrofágy, čo uľahčuje prežívanie Salmonella vo vakuole známej ako „SCV“ tým, že spomaľuje vývoj vakuoly a jej fúziu s lyzozómami. Proliferácia Salmonella v podmienkach s nízkymi hladinami horčíka, ako napríklad v makrofágoch, závisí od SPI-3 (Amavisit et al., 2003, Foley et al., 2013). Gény
nachádzajúce sa na SPI-4 sú nevyhnutné pre prežitie v makrofágoch, apoptózu a uvoľňovanie toxínov.
Gény SPI-5 kódujú rôzne efektívne proteíny T3SS, zatiaľ čo gény kódované SPI-6 transportujú proteíny do bunkového prostredia alebo hostiteľských buniek v reakcii na vonkajšie podnety. Navyše, S. enterica subsp. enterica disponovala veľkým excisovateľným PAI, ostrovom patogenity Salmonella 7 (SPI-7),
ktorý obsahoval približne 150 génov. SPI-7 má veľkosť približne 134 kb a obsah GC približne 49,7 %. SPI-7 bol identifikovaný ako vysoko mozaikový a zdá sa, že bol odvodený postupným získavaním rôznych
génov. Okrem génov, ktoré sa podieľajú na jeho mobilizácii, bolo zistené, že ostrov patogenity obsahuje aj virulentné gény, ako je Vi antigén, SopE fág a typ IVB pilus locus (Bueno et al., 2004). Virulentný gén sopE (STY4609) kóduje proteín SopE, efektorový proteín uvoľňovaný TTSS-1, ktorý spôsobuje preskupenie aktínu v epitelových bunkách, bol identifikovaný ako súčasť profágu podobného P2 umiestneného uprostred SPI-7. S. enterica serovar Enteritidis (S. enteritidis) je patogénna baktéria, ktorá má nestabilný patogénny ostrov s veľkosťou 26,5 kb nazývaný Region of Difference 21 alebo ROD21 (SPI19). Ostrov patogenity ROD21 bol identifikovaný ako prítomný v chromozóme S. enteritidis spojený s radom génov virulencie (Pardo-Roa et al., 2019). Salmonella a rôzne odlišné sérotypy boli objavili, že obsahujú teplotne závislé, diverzifikované a hostiteľsky obmedzené konjugačné plazmidy IncC, IncF, IncHI a IncI1, obsahujúce gény AR. Konkrétne, konjugačný virulentný plazmid IncF bol získaný z vtáčieho patogénneho kmeňa E. coli (Lindsey et al., 2009).

Vibrio parahaemolyticus

Vibrio parahaemolyticus je gramnegatívna, zakrivená, tyčinkovitá, halofilná baktéria patriaca do kmeňa Pseudomonadota, Proteobacteria, ktorá spôsobuje gastrointestinálne ochorenia u ľudí po konzumácii nesprávne pripravených morských živočíchov (Danielsetal., 2000). V. parahaemolyticus bol prvýkrát objavený v roku 1950 po vypuknutí otravy morskými plodmi v Japonsku (Medzinárodné sympózium o Vibrio parahaemolyticus, 1974). Okrem toho bola V. parahaemolyticus spájaná s príčinou septikémie a infekcií rán u ľudí (Santos et al., 2020). Okrem infekcií u ľudí spôsobuje tento patogén aj infekcie u kreviet [akútna hepatopankreatická nekróza (AHPND)], čo je novo sa objavujúce ochorenie, pôvodne nazývané syndróm včasnej úmrtnosti (Tena et al., 2010). AHPND nie je spôsobené len V. parahaemolyticus, ale aj inými členmi rodu Vibrio sp., ako sú V. campbellii, V. owensii a V. punensis. Zaujímavé je, že bolo zistené, že plazmid typu pVA1 nesie gén toxínu pirABvp zodpovedný za túto chorobu. Ďalej bolo zistené, že plazmid sa môže prenášať medzi druhmi rodu Vibrio prostredníctvom konjugácie. Bolo zistené, že plazmid typu pVA1 má obsah GC približne 45,9 % s počtom kópií 37 na bakteriálnu bunku a pozostáva z 92 ORF, ktoré kódujú proteíny asociované s virulenciou, mobilizačné proteíny, replikačné enzýmy, transpozázy a iné proteíny, ktoré súvisia s toxínmi z Photorhabdus insect-related (Pir) toxínov (Lee et al., 2015). Dva gény, pirA- a pirB-like, ktoré sa nachádzajú v oblasti fragmentu s veľkosťou 3,5 kb, sú obklopené 1 kb invertovanými opakovanými sekvenciami kódujúcimi transpozóny a sú spojené s kódovaním proteínov podobných toxínu Pir v V. parahaemolyticus. Obsah GC týchto dvoch génov bol podstatne nižší (38,2 %) ako v ostatnej časti plazmidu, čo naznačuje, že tieto gény boli získané horizontálnym prenosom. V. parahaemolyticus a V. cholerae, pôvodca cholery, majú spoločný fylogenetický vzťah. Oba majú dva kruhové chromozómy. Genom V. parahaemolyticus má dva chromozómy, ktoré majú veľkosť približne 3288558 bp a 1877212 bp a obsahujú 4832 génov, s obsahom GþC 454 percent pre každý chromozóm. Chromozóm I V. parahaemolyticus a V cholerae sa identifikoval ako veľkosťou veľmi podobný (33 vs. 30 Mb), ale chromozóm II V. parahaemolyticus sa identifikoval ako väčší než chromozóm V. cholerae (19 vs. 11 Mb) (Tagomori et al., 2002). V V. parahaemolyticus bolo identifikovaných niekoľko plazmíd, ako napríklad pSA19, pZY5 a p22702B. Väčšina génov v týchto plazmidoch bola známa ako kódujúca hypotetické proteíny. Štúdie o ICE V. parahaemolyticus sú ojedinelé, avšak v roku 2019 štúdia He et al. (2019) identifikovala ICE pozitívny V. parahaemolyticus izolovaný z kreviet chovaných v akvakultúre. ICE údajne obsahuje hlavne gény, ktoré kódujú rezistenciu voči antibiotikám a ťažkým kovom. Na rozdiel od obmedzených štúdií o plazmidoch a ICE V. parahaemolyticus existuje množstvo štúdií o fágových prvkoch, ktoré získal tento patogén, a o ich príspevku k jeho patogenite. Existujú správy o vláknitých vibriofágoch, ako je f237 identifikovaný z pandemických klonov O3:K6 V. parahaemolyticus. Medzi ďalšie dobre charakterizované fágové elementy vo V. parahaemolyticus patria KVP40, VP882, VP93, pO3K6, Vf12, Vf33, VfO3K6, VfO4K68 a VpV262. Bola identifikovaná významná podobnosť aminokyselín medzi vláknitými fágmi V. parahaemolyticus a fágmi identifikovanými z iných druhov čeľade Vibrionaceae (Chang et al, 1998). Okrem toho existujú dôkazy o ďalších udalostiach HGT v genóme V. parahaemolyticus. Bola pozorovaná vysoká podobnosť v T3SS lokalizovanom na chromozóme II V. parahaemolyticus a kmeňoch V. cholerae non-O1/non-O139. Druhý T3SS2 V. parahaemolyticus lokalizovaný na chromozóme II bol identifikovaný ako obsahujúci dve kópie tdh (termostabilný priamy hemolyzín) obklopené génmi transpozázy podobnými Tn7. Ďalej, dôkazy naznačujú, že V. parahaemolyticus získal trh (hemolyzín súvisiaci s TDH) od V. alginolyticus v prípade HGT (González-Escalona et al, 2006; Xie et al, 2005). HGT bol identifikovaný ako príčina vzniku patogénnych klonov V. parahaemolyticus z prostredia.

H. pylori

H. pylori je mikroaerofilná gramnegatívna špirálovitá baktéria patriaca do kmeňa Campylobacterota, Proteobacteria. Táto baktéria sa nachádza v hlienu, ktorý kolonizuje epitel žalúdka u viac ako 50 % svetovej populácie (Bravo et al., 2018; Proença-Modena et al., 2009). Závažnosť ochorenia závisí hlavne od faktorov hostiteľa a bakteriálnych faktorov. Vo väčšine prípadov je infekcia bezpríznaková, ale občas sa môže vyvinúť do peptických vredov, lymfómu sliznicového lymfatického tkaniva a dokonca aj rakoviny žalúdka (GC). V roku 1994 bola H. pylori Svetovou zdravotníckou organizáciou zaradená do kategórie karcinogénov triedy I („Schistosomes, liver flukes and Helicobacter pylori (1994). Pracovná skupina IARC pre hodnotenie karcinogénnych rizík pre ľudí. Lyon, 7. – 14. jún 1994“). H. pylori sú špirálovité, tyčinkovité, zakrivené baktérie s bičíkmi a vonkajším membránovým obalom. Pohyblivosť je ďalšou dôležitou zložkou ich patogenity, ktorá umožňuje baktériám prechádzať mukózovou vrstvou žalúdočného epitelu (Josenhans a Suerbaum, 2002). Akonáhle sa baktéria pripojí k žalúdočným epitelovým bunkám, spôsobuje vakuolizáciu epitelových buniek, čo vedie k poškodeniu buniek. Táto vakuolizácia je výsledkom produkcie cytotoxínu nazývaného vakuolizujúci cytotoxín A (VacA), pórovitého sekrétneho toxínu, ktorý je zodpovedný za rozsiahlu vakuolizáciu epitelových buniek, smrť buniek a narušenie integrity epitelu (Szabò et al., 1999). Vakuolizácia sa môže výrazne líšiť od kmeňa ku kmeňu a existuje korelácia medzi závažnosťou patogenézy H. pylori a existenciou ostrova patogenity génu asociovaného s cytotoxínom (PAI). Dôležitým faktorom virulencie je cagA, ktorý je prítomný v ostrove približne 30 génov, ktoré H. pylori s najväčšou pravdepodobnosťou získal od iných organizmov. Klinicky významný H. pylori bol rozdelený na kmene typu I a typu II. Všetky kmene typu I majú gény, ktoré môžu produkovať cytotoxíny CagA aj VacA, zatiaľ čo kmene typu II majú len gény, ktoré sú potrebné na produkciu VacA. H. pylori má pomerne zložitú patofyziológiu. V genóme H. pylori sa nachádza niekoľko MGE a viaceré štúdie uvádzajú, že v genóme patogénu došlo k genetickej reorganizácii, ktorá mu pomáha prispôsobiť sa drsným podmienkam v žalúdku a tiež exprimovať gény virulencie a rezistencie. Nedávna štúdia uvádza, že ICE typu štyri sekrečného systému H. pylori (ICEHptfs) sú konzervovanou genómovou oblasťou v H. pylori. Hoci bola táto oblasť identifikovaná ako konzervovaná, bolo zaznamenané, že sa môže mobilizovať prostredníctvom konjugácie. Okrem toho táto oblasť vykazovala vysokú diverzitu aliel. ICE prvok bol identifikovaný ako nositeľ génov, ktoré kódujú sekrečný systém typu 4 (T4SS), gény VirB, D a C. Okrem ICE v genóme H. pylori je tento patogén známy aj tým, že obsahuje kryptické plazmidy, ktoré poskytujú oblasti, ktoré sú horúcimi bodmi pre špecifickú rekombináciu. Zaujímavé je, že tento patogén obsahuje aj plazmidy, ktoré vykazujú homológiu s plazmidmi grampozitívnych organizmov, ktoré sa replikujú prostredníctvom mechanizmu rolling circle, a tiež plazmidy, ktoré sa replikujú prostredníctvom mechanizmu theta. Okrem toho bolo v H. pylori identifikovaných niekoľko IS elementov, ktoré obsahujú gény vykazujúce homológiu s génmi iných patogénov, ako sú Salmonella (virulentný gén gipA) a E. coli (Vale et al., 2008).

Iné črevné patogény

Odhaduje sa, že polovica všetkých hnačkových ochorení je spôsobená črevnými gramnegatívnymi baktériami. Tieto baktérie sa podieľajú na významnej časti prípadov hnačky a črevnej horúčky, ktoré ročne spôsobujú viac ako tri milióny úmrtí. Hlavnou príčinou hnačkových infekcií je produkcia jedného alebo viacerých bakteriálnych enterotoxínov. Ďalšími dôležitými črevnými patogénmi patriacimi do kmeňa Proteobacteria, Pseudomonadota sú V. cholerae a E. coli. V. cholerae sa spája s jednou z najzávažnejších hnačkových infekcií, cholerou, zatiaľ čo infekcie spôsobené enterotoxigénnym E. coli (ETEC) sú zodpovedné za najväčší počet prípadov cestovateľskej hnačky. Medzi ďalšie dôležité gastrointestinálne hnačkové ochorenia spôsobené črevnými patogénmi patria Shigella spp., ktoré patria do kmeňa Pseudomonadota, Proteobacteria, a Campylobacter jejuni, ktorý patrí do kmeňa Campylobacterota, Proteobacteria. Zo vírusov je známe, že rotavírus spôsobuje najzávažnejšie hnačkové ochorenia u detí vo veku do 2–3 rokov. Ďalšími významnými gastrointestinálnymi vírusmi sú kalicivírusy a niektoré druhy adenovírusov. Parazitické enterické patogény tiež spôsobujú prípady hnačky, medzi ktoré patria Entamoeba histolytica, Giardia lamblia a Cryptosporidium spp. Tieto patogény spôsobujú infekcie rôznymi spôsobmi. Vo všeobecnosti zahŕňa konvenčný infekčný cyklus (1) vstup patogénu, (2) usadenie a rast patogénov vo vnútri hostiteľskej bunky, (3) obídenie obranyschopnosti hostiteľa a (4) poškodenie hostiteľa a výstup. Väčšina týchto funkcií je dosiahnutá črevnými patogénmi s pomocou rôznych efektorových molekúl. Efektorové molekuly možno vo všeobecnosti klasifikovať ako tie, ktoré pomáhajú baktériám pri kolonizácii a usadzovaní sa patogénu v čreve hostiteľa, a tie, ktoré pomáhajú patogénu pri prenosu, ktorý je dosiahnutý poškodením buniek hostiteľa. Patogén tiež produkuje efektorové molekuly, ktoré mu pomáhajú vyhnúť sa imunitnému systému hostiteľa. Enterotoxín, ktorý produkujú kmene ETEC, je podobný cholérnemu toxínu (CT) a choléra aj hnačka spôsobená ETEC vedú k veľkej strate vody a elektrolytov, ktoré sa vylučujú v hornej pätine tenkého čreva. Infekcia ETEC vyžaduje najskôr adhéziu a potom syntézu toxínov. ETEC produkuje dva druhy enterotoxínov, 84-kd tepelne labilný toxín (LT) a druhý ETEC toxín, ktorý je tepelne stabilný (ST) STa a STb. ST má teplotnú toleranciu 100 °C a iba STa, peptid s veľkosťou okolo 2 kD, bol spojený s ochorením ľudí (Joffré et al., 2016). Genómy ľudí aj ošípaných majú širokú škálu génov, ktoré kódujú rôzne variácie LT. Varianty tepelne labilného enterotoxínu (LT) LTIp, LTIh, LTIc a LTIIa, kódované génom eltAB, sú podľa správ spojené s plazmidmi, chromozómami a profágmi (Jobling et al., 2012, 2016; Lasaro et al., 2008), zatiaľ čo väčšina tepelne stabilných variantov toxínu u ľudí a ošípaných súvisí s plazmidmi (Joffré et al., 2016; Taillon et al., 2008). ETEC aj V. cholerae majú porovnateľné fimbrie, ktoré sú kľúčové pre adhéziu a kolonizáciu baktérií v tenkom čreve hostiteľa. Kolonizačné faktory, ktoré sú kódované na plazmidoch, hrajú podstatnú úlohu pri sprostredkovaní adhézie, zatiaľ čo molekula adhezínu vonkajšej membrány je ďalším dôležitým faktorom virulencie, kódovaným v patogénnom ostrove (Fleckenstein, et al., 1996). Okrem kontrastov existujú aj podobnosti. Sekrécia tekutín pri cholere je z veľkej časti, hoci nie výlučne, spôsobená jediným enterotoxínom. Ale enterotoxíny LT (tepelne labilný toxín) a ST (tepelne stabilný toxín) sú jedným alebo oboma, ktoré vyvolávajú akútne toxické hnačkové ochorenia. Gény CT sú kódované profágom (CT fágom) umiestneným v chromozóme, zatiaľ čo v prípade ETEC sa gény ST aj LT nachádzajú na plazmidoch a nie sú spojené s fágom. Väčšina gastrointestinálnych patogénov, vrátane EPEC, Salmonella Shigella a Yersinia, používa svoj T3SS na dodávanie efektorových proteínov do hostiteľských buniek. Shigella ľahko napadá epitelové bunky ľudského čreva z bazolaterálnej plochy. Shigella sp. obsahuje jediný kruhový chromozóm a avirulentný plazmid. Virulentný plazmid je spájaný s virulenciou a patogenézou patogénu. Väčšina virulentných faktorov Shigella sa nachádza v 30 kb oblasti nazývanej „vstupná oblasť“, ktorá obsahuje mxi-spa lokus, ktorý kóduje T3SS. Tento veľký plazmid tiež kóduje proteíny (IpaB a IpaC), ktoré pomáhajú baktériám vstúpiť do hostiteľských buniek, množiť sa a šíriť sa do susedných buniek (Sansonetti et al., 1999). Okrem virulentného plazmidu obsahujú patogénne ostrovy (PAI) na chromozóme Shigella aj gény, ktoré prispievajú k virulencii patogénu. Zaujímavé je, že bolo zistené, že gény a iné prvky v PAI sa môžu vyskytovať v rôznych kombináciách v závislosti od druhu a podtypu Shigella. Kombinácia chromozómových virulentných faktorov a plazmidových virulentných faktorov sprostredkováva invazívnosť a virulenciu patogénu. Shigella enterotoxín 1 (ShET1) a Shigella enterotoxín 2 (ShET2) sú hlavnými virulentnými faktormi, ktoré sprostredkovávajú skorú sekréciu tekutiny v jejune a následne v hrubom čreve. ShET1 je kódovaný génmi set1A a set1B na chromozóme Shigella ako súčasť PAI SHI-1. PAI je špecifický iba pre izoláty S. flexneri 2a (Vargas et al., 1999; Yavzori et al., 2002). Dve toxínové podjednotky spolu tvoria toxínový komplex typu holo-AB v konfigurácii A1-B5, podobný cholera holotoxínu, a sú sekrétované prostredníctvom Sec dráhy a sekrécie typu II (Faherty et al., 2012). Ďalším významným črevným patogénom je Yersinia, opäť člen kmeňa Pseudomonadota, Proteo baktérie, a tri druhy, a to Y. pestis, Y. enterocolitica a Y. pseudotuberculosis, sú známe tým, že spôsobujú smrteľné ochorenia u ľudí. Tento patogén je spájaný s infekciami regionálnych lymfatických uzlín alebo pľúc a tiež s širokou škálou gastrointestinálnych ochorení, od enteritídy po mezenterickú lymfadenitídu (Bibikova, 1977; Putzker et al., 2001; (Pujol a Bliska, 2005). Virulentné druhy Yersinia majú niekoľko virulentných faktorov, ako napríklad 70-kb virulentný plazmid, pCD1 v Y. pestis a pYV v enteropatogénnej Yersinia. Tiež kódujú systém yersiniabaktínu (Ybt) (Brubaker, 1991; Cornelis et al., 1998; Heesemann et al., 1993). Bolo zistené, že 70-kb virulentný plazmid v Y. pestis obsahuje niekoľko génov, ktoré kódujú štrukturálne komponenty T3SS, ako aj efektorové proteíny T3SS nazývané vonkajšie proteíny Yersinia (Yops) (Bliska et al., 2013; Schwiesow et al., 2015). Je známe, že proteín Yops pomáha patogénu vyhnúť sa imunitnému systému. Druhy Yersinia majú tiež niekoľko T6SS s odlišnými biologickými funkciami. T6SS dodáva viacero efektorových proteínov, zatiaľ čo iné sekrečné systémy dodávajú len jeden typ efektorového proteínu. Okrem efektorových proteínov, ktoré sú toxínmi, niektoré efektorové molekuly dodávané prostredníctvom systému T6SS tiež zvyšujú perzistenciu patogénu. T6SS má tiež úlohu pri tvorbe biofilmu baktérií (Southey-Pillig et al., 2005). Rôzne toxínové gény spojené s MGE v rôznych bakteriálnych enterických patogénoch sú zhrnuté v tabuľke 1.

Dynamika MGE spojených s toxínmi

Ako bolo uvedené v predchádzajúcich častiach tohto prehľadu, veľký počet determinantov virulencie bol spojený s MGE u dôležitých črevných patogénov. Hoci existuje niekoľko štúdií a prehľadov, ktoré zdôrazňujú dôležitosť MGE spojených s ARG a ich dynamiku prenosu medzi komenzálmi a patogénmi, štúdie zaoberajúce sa dôležitosťou MGE spojených s génmi virulencie a ich dynamikou sú ojedinelé. Hoci sa HGT medzi druhmi z rôznych kmeňov považuje za zriedkavý jav, v rámci rovnakého druhu je bežný. Existujú však aj zaujímavé správy o HGT medzi rôznymi ríšami, kde bakteriálne gény a ich proteínové homológy viedli k získaniu funkcií v organizmoch vyššieho rádu, ako sú huby, nematódy a eukaryoty (Mayer et al., 2011; Moran a Jarvik, 2010). Jaramillo et al. (2015) identifikovali 11 prípadov HGT toxických génov z baktérií do rastlinných húb Colletotrichum gloeosporioides. Mnohé toxické gény homologické s génmi subtilizínu získali huby z Bacillus pumilus. Ďalej existujú aj správy o dynamike krížových kmeňov toxínov s pozoruhodným príkladom aerolyzínu, toxínu tvoriaceho póry prítomného v Aeromonas hydrophila, ktorý bol identifikovaný aj v mnohých patogénoch patriacich do kmeňov Firmicutes a Proteobacteria (Kennedy et al., 2009). Ďalej bolo pozorované, že MGE s širokým spektrom hostiteľov prekračujú kmene a mobilizujú sa z komenzálov do izolátov patogénov (Forster et al., 2022). Forster a jeho tím porovnali viac ako 1000 genómov komenzálnych kmeňov patriacich k 540 druhom a viac ako 45 000 patogénov patriacich k 12 druhom a zistili viac ako 64 000 prípadov prenosu sprostredkovaného MGE medzi komenzálmi a patogénmi. Dobre preskúmaný prenos toxínového génu v rámci rovnakého bakteriálneho druhu je prenos génu CT z toxigénneho V. cholerae O1 do environmentálneho non-O1/O139 V. cholerae (Choi et al., 2010). Vibrio fágy, ktoré sú bežnými obyvateľmi vodných systémov, sú známe tým, že hrajú dôležitú úlohu v prenose génov CT (CTX-AB) z toxigénneho kmeňa na netoxigénny kmeň a modulujú dynamiku a evolúciu V. cholerae. Transdukčné experimenty boli vykonané s použitím toxigénnych kmeňov V. cholerae O395 a E4 s cieľom určiť schopnosť vibrio fágov prenášať gény CTXɸ do netoxigénnych kmeňov (Choi et al., 2010). Bolo zistené, že NetB pórovitý toxín produkovaný C. perfringens pri spoločnej kultivácii s izolátmi C. perfringens negatívnymi na netB získava gén toxínu prostredníctvom prenosu konjugatívnej plazmidy pJIR3535 a pNetB-Ne10 (Lacey et al., 2017). Ďalej, krížový HGT génov toxínov bol demonštrovaný Muthukrishnanom et al. (2019) prostredníctvom experimentov so spoločnou kultiváciou izolátov V. parahaemolyticus pozitívnych na pirAB a kmeňa Algoriphagus sp. negatívneho na pirAB. Prenos génu pirAB prebieha prostredníctvom konjugatívneho prenosu plazmidu pVA1. Toxín, ktorý spôsobuje odlupovanie a degeneráciu hepatopankreasu kreviet, bol identifikovaný nielen vo V. parahaemolyticus, ale aj v niekoľkých ďalších Vibrio sp. a tiež v ne-Vibrios (Dong et al., 2017; Restrepo et al., 2018). Ďalším príkladom prenosu génov toxínov medzi rôznymi druhmi baktérií je konjugatívna plazmída (pVT1) V. tapetis, ktorá spôsobuje hnedé prstencové ochorenie. Je známe, že mozaiková plazmída obsahuje DNA regióny podobné tým, ktoré sa nachádzajú v V. vulnificus, Photobacterium profundum, Listonella anguillarum a Shewanella sp. Dynamika génov toxínov spojených s MGE medzi črevnými patogénmi a nepatogénnymi baktériami sa môže vyskytovať v čreve, ale aj v prostredí. Je známe, že environmentálne parametre majú významný vplyv na HGT a reguláciu expresie génov virulencie. Je známe, že prostredie biofilmu zvyšuje rýchlosť HGT v dôsledku tesnej blízkosti bakteriálnych buniek v biofilme (Gyles a Boerlin, 2013). Okrem toho je známe, že systémy TA prispievajú k selekcii a udržaniu MGE (Aminov et al., 2011). Systém TA pozostáva zo stabilného toxínu prítomného v chromozóme a labilného antitoxínu, ktorý sa zvyčajne nachádza na plazmidoch. Keď bakteriálne bunky stratia plazmid, expresia antitoxínu sa zastaví a expresia toxínu spôsobí smrť buniek. Tento dvojzložkový systém tak selektívne eliminuje bakteriálne bunky bez plazmidov v populácii (Aminov et al., 2011). Preto pochopenie environmentálnych faktorov ovplyvňujúcich prenos, genetiku a dynamiku virulencie spojenej s MGE pomôže objasniť evolúciu baktérií a pochopiť futuristické vznikajúce bakteriálne patogény. Ďalej, pochopenie širokých hostiteľských MGE môže umožniť výskumníkom identifikovať prírodné a syntetické molekuly, ktoré môžu znížiť ich mobilitu, čím zabránia virulencii a prenosu ARG.

Súhrn

Prerazenie v sekvenčných technológiách otvorilo dvere k skúmaniu nespočetného množstva mikróbov obývajúcich ľudské črevo. Poznatky o ich genómoch pomohli pochopiť ekológiu rôznych mikróbov, ich funkcie, ako aj dynamiku MGE spojených s rôznymi fitness vlastnosťami. U väčšiny bakteriálnych črevných patogénov je príčinou ochorenia produkcia toxínov, ktoré sú kódované týmito MGE. Tieto MGE zahŕňajú najmä fágy, patogénne ostrovy, plazmidy a transpozóny. V tejto štúdii sú zhrnuté rôzne MGE spojené s virulentnými vlastnosťami klinicky významných črevných patogénov. Ďalšie štúdie o MGE pripravia pôdu pre lepšie pochopenie ich bakteriálnej špecificity, mechanizmov integrácie a excízie, ako aj dedičnosti. Toto pochopenie môže ďalej pomôcť výskumníkom pri navrhovaní stratégií na prevenciu šírenia týchto MGE, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri zmierňovaní ochorenia. Ďalej je možné formulovať rôzne stratégie, ako napríklad skríning prírodných a syntetických zlúčenín, ktoré môžu vyliečiť MGE z bakteriálnych patogénov, čím sa stanú menej virulentnými a citlivými na existujúce antibiotiká. Tieto stratégie, navrhnuté na boj proti stabilite týchto MGE, by mohli pomôcť znížiť záťaž ochorením a zabrániť vzniku mutantov odolných voči antibiotikám v budúcnosti.

Poďakovanie. Ďakujeme Dr. G. Balakrishovi Nair za jeho cenné pripomienky. Pani Shashi Kumari ďakuje CSIR-GOI za jej doktorandské štipendium. Dr. Deepjyoti Paul a Dr. Lekshmi N ďakujú DBT-GOI za štipendijný program MK Bhan. Príspevok autorov. S.P., S.K. a B.D. vypracovali pôvodnú recenziu; J.V., S.B., D.P., L.N. a B.D. recenziu upravili a finalizovali. Financovanie. Táto štúdia bola finančne podporená Ministerstvom biotechnológie (DBT) indickej vlády (grant č. BT/PR38173/MED/97/474/2020).

Konflikt záujmov. Autori vyhlasujú, že neexistuje žiadny konflikt záujmov. Poznámky o prispievateľoch. SP, SK, JV, SB, LN a DP vytvorili prvý návrh recenzie. BD recenziu upravil a finalizoval.

References
AcmanM,WangR,vanDorpL,ShawLP,WangQ,LuhmannN,YinY,SunS,ChenH,WangH,BallouxF(2022)Roleof mobile genetic elements in the global dissemination of the carbapenem resistance gene blaNDM. Nature Communications 13 (1), 1131. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28819-2
AlcockBP,RaphenyaAR,LauT,TsangKK,BouchardM,EdalatmandA,HuynhW,NguyenAV,ChengAA,LiuS,MinSY,
MiroshnichenkoA,TranHK,WerfalliRE,NasirJA,OloniM,SpeicherDJ,FlorescuA,SinghB,FaltynM,…McArthur
AG (2020) CARD 2020: Antibiotic resistome surveillance with the comprehensive antibiotic resistance database. Nucleic
Acids Research 48(D1), D517–D525. https://doi.org/10.1093/nar/gkz935
Altboum Z, Hertman I and Sarid S (1985) Penicillinase plasmid-linked genetic determinants for enterotoxins B and C1
production in Staphylococcus aureus. Infection and Immunity 47(2), 514–521. https://doi.org/10.1128/iai.47.2.514-521.1985
Amavisit P, Lightfoot D, Browning GF, Markham PF (2003) Variation between pathogenic serovars within Salmonella
pathogenicity islands. Journal of Bacteriology 185(12), 3624–3635. https://doi.org/10.1128/JB.185.12.3624-3635.2003
ArgudinMA,MendozaMC,RodicioMR(2010)FoodpoisoningandStaphylococcusaureusenterotoxins.Toxins(Basel)2(7),
1751–1773. https://doi.org/10.3390/toxins2071751
ArumugamM,RaesJ,PelletierE,LePaslierD,YamadaT,MendeDR,FernandesGR,TapJ,BrulsT,BattoJM,BertalanM,
BorruelN,CasellasF,FernandezL,GautierL,HansenT,HattoriM,HayashiT,KleerebezemM,KurokawaK,…BorkP
(2011) Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 473(7346), 174–180. https://doi.org/10.1038/nature09944
Aminov RI (2011) Horizontal gene exchange in environmental microbiota. Frontiers in Microbiology 2, 158. https://doi.org/
10.3389/fmicb.2011.00158
Awad MM, Ellemor DM, Boyd RL, Emmins JJ, Rood JI (2001) Synergistic effects of alpha-toxin and perfringolysin O in
Clostridium perfringens-mediated gas gangrene. Infection and Immunity 69(12), 7904–7910. https://doi.org/10.1128/
IAI.69.12.7904-7910.2001
Bhardwaj T and Somvanshi P (2017) Pan-genome analysis of Clostridium botulinum reveals unique targets for drug
development. Gene 623,48–62. https://doi.org/10.1016/j.gene.2017.04.019
Bibikova VA (1977) Contemporary views on the interrelationships between fleas and the pathogens of human and animal
diseases. Annual Review of Entomology 22(1), 23–32. https://doi.org/10.1146/annurev.en.22.010177.000323
Bliska JB, Wang X, Viboud GIandBrodskyIE(2013)Modulation of innate immune responses by Yersinia type III secretion
system translocators and effectors. Cellular Microbiology 15(10), 1622–1631.
Blekhman R, Goodrich JK, Huang K, Sun Q, BukowskiR, Bell JT, Spector TD, Keinan A, Ley RE, Gevers D and Clark AG
(2015) Host genetic variation impacts microbiome composition across human body sites. Genome Biology 16, 191. https://
doi.org/10.1186/s13059-015-0759-1
BraunV,HundsbergerT,LeukelP,SauerbornMandvonEichel-StreiberC(1996)Definitionofthesingleintegration siteof
the pathogenicity locus in Clostridium difficile. Gene 181(1–2):29–38. https://doi.org/10.1016/s0378-1119(96)00398-8
BravoD,HoareA,SotoC,ValenzuelaMAandQuestAF(2018)Helicobacterpyloriinhumanhealthanddisease:Mechanisms
for local gastric and systemic effects. World Journal of Gastroenterology 24(28), 3071–3089. https://doi.org/10.3748/wjg.
v24.i28.3071

Brede DA, Snipen LG, Ussery DW, Nederbragt AJ and Nes IF (2011) Complete genome sequence of the commensal
enterococcus faecalis 62, isolated from a healthy Norwegian infant. Journal of Bacteriology 193(9), 2377–2378. https://
doi.org/10.1128/JB.00183-11
Brenner FW, Villar RG, Angulo FJ, Tauxe R and Swaminathan B (2000) Salmonella nomenclature. Journal of Clinical
Microbiology 38(7), 2465–2467. https://doi.org/10.1128/JCM.38.7.2465-2467.2000
Brito IL, Yilmaz S, Huang K, Xu L, Jupiter SD, Jenkins AP, … Alm EJ (2016) Mobile genes in the human microbiome are
structured from global to individual scales. Nature 535(7612), 435–439. https://doi.org/10.1038/nature18927
Broaders E, Gahan CG and Marchesi JR (2013) Mobile genetic elements of the human gastrointestinal tract: Potential for
spread of antibiotic resistance genes. Gut Microbes 4(4), 271–280. https://doi.org/10.4161/gmic.24627
Brouwer MSM, Warburton PJ, Roberts AP, Mullany P and Allan E (2011) Genetic organisation, mobility and predicted
functions of genes on integrated, Mobile genetic elements in sequenced strains of Clostridium difficile. PLoS One 6(8),
e23014. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023014
Brouwer MS, Roberts AP, Hussain H, Williams RJ, Allan E, Mullany P (2013) Horizontal gene transfer converts non
toxigenic Clostridium difficile strains into toxin producers. Nature Communications 4, 2601. https://doi.org/10.1038/
ncomms3601.
Brubaker RR (1991) Factors promoting acute and chronic diseases caused by Yersiniae. Clinical Microbiology Reviews 4(3),
309–324. https://doi.org/10.1128/CMR.4.3.309
Brüssow H, Canchaya C and Hardt W-D (2004) Phages and the evolution of bacterial pathogens: From genomic rearrange
ments to lysogenic conversion. Microbiology and Molecular Biology Reviews 68(3), 560–602. https://doi.org/10.1128/
MMBR.68.3.560-602.2004
BrynestadS,IwanejkoLA,StewartGSandGranumPE(1994)AcomplexarrayofHprconsensusDNArecognitionsequences
proximal to the enterotoxin gene in Clostridium perfringens type A. Microbiology (Reading, England) 140,97–104. https://
doi.org/10.1099/13500872-140-1-97
Brynestad S, Synstad B and Granum PE (1997) The Clostridium perfringens enterotoxin gene is on a transposable element in
type A human food poisoning strains. Microbiology 143(7), 2109–2115. https://doi.org/10.1099/00221287-143-7-2109
BuckwoldSL,ShoemakerNB,SearsCLandFrancoAA(2007)Identificationandcharacterization ofconjugative transposons
CTn86 and CTn9343 in Bacteroides fragilis strains. Applied and Environmental Microbiology 73(1), 53–63. https://doi.org/
10.1128/AEM.01669-06
BuenoSM,SantiviagoCA,MurilloAA,FuentesJA,TrombertAN,RodasPI,…MoraGC(2004)Preciseexcisionofthelarge
pathogenicity island, SPI7, in salmonella enterica serovar Typhi. Journal ofBacteriology 186(10),3202–3213.https://doi.org/
10.1128/JB.186.10.3202-3213.2004
Bukowski M, Wladyka B and Dubin G (2010) Exfoliative toxins of Staphylococcus aureus. Toxins 2(5). 1148–1165; https://
doi.org/10.3390/toxins2051148
Byrne ME, Rouch DA and Skurray RA (1989) Nucleotide sequence analysis of IS256 from the Staphylococcus aureus
gentamicin-tobramycin-kanamycin-resistance transposon Tn4001. Gene 81(2), 361–367. https://doi.org/10.1016/0378
1119(89)90197-2
ChainPS,CarnielE,LarimerFW,LamerdinJ,StoutlandPO,RegalaWM,GeorgescuAM,VergezLM,LandML,MotinVL,
Brubaker RR, Fowler J, Hinnebusch J, Marceau M, MedigueC, Simonet M,Chenal-Francisque V, Souza B, DacheuxD,
Elliott JM,…GarciaE(2004)InsightsintotheevolutionofYersiniapestisthroughwhole-genomecomparisonwithYersinia
pseudotuberculosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101(38), 13826–13831.
https://doi.org/10.1073/pnas.0404012101
Chambers ES, Morrison DJ and Frost G (2014) Control of appetite and energy intake by SCFA: What are the potential
underlying mechanisms? Proceedings of the Nutrition Society, 74(3), 328–336. https://doi.org/10.1017/S0029665114001657
Chang B, Taniguchi H, Miyamoto H and Yoshida S (1998) Filamentous bacteriophages of Vibrio parahaemolyticus as a
possible clue to genetic transmission. Journal of Bacteriology 180(19), 5094–5101. https://doi.org/10.1128/JB.180.19.5094
5101.1998
ChenL,Collij V, Jaeger M, van denMunckhofICL,VichVilaA, Kurilshikov A,…FuJ(2020)Gutmicrobialco-abundance
networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity. Nature Communications 11(1), 4018–4018. https://
doi.org/10.1038/s41467-020-17840-y
ChenL,YangJ,YuJ,YaoZ,SunL,ShenYandJinQ(2005).VFDB:Areferencedatabaseforbacterialvirulencefactors.Nucleic
Acids Research, 33(suppl_1), D 325–D 328. https://doi.org/10.1093/nar/gki008
Chen L, Zhang Y-H, Huang T and Cai Y-D (2016) Gene expression profiling gut microbiota in different races of humans.
Scientific Reports 6(1), 23075. https://doi.org/10.1038/srep23075
Choi S, Dunams D and Jiang SC (2010) Transfer of cholera toxin genes from O1 to non-O1/O139 strains by vibriophages from
California coastal waters. Journal of Applied Microbiology 108(3), 1015–1022. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04502.x
Cornelis GR, Boland A, Boyd AP, Geuijen C, Iriarte M, Neyt C, … Stainier I (1998) The virulence plasmid of Yersinia,an
antihost genome.MicrobiologyandMolecularBiologyReviews 62(4),1315–1352.https://doi.org/10.1128/MMBR.62.4.1315
1352.1998

Daniels NA, MacKinnon L, Bishop R, Altekruse S, Ray B, Hammond RM, … Slutsker L (2000) Vibrio parahaemolyticus
infections in the United States, 1973–1998. The Journal of Infectious Diseases 181(5), 1661–1666. https://doi.org/10.1086/
315459
DasB,BischerourJandBarreFX(2011)Molecularmechanismofacquisitionofthecholeratoxingenes.TheIndianJournalof
Medical Research 133(2), 195–200.
DasB, GhoshTS,Kedia S,RampalR,SaxenaS, BagS,…AhujaV(2018)Analysis ofthegutmicrobiome of rural and urban
healthy Indians living in sea level and high altitude areas. Scientific Reports 8(1), 10104. https://doi.org/10.1038/s41598-018
28550-3
Daube G, SimonPandKaeckenbeeck A (1993) IS1151, an IS-like element of Clostridium perfringens. Nucleic Acids Research
21(2), 352–352. https://doi.org/10.1093/nar/21.2.352
DavidLA,MauriceCF,CarmodyRN,GootenbergDB,ButtonJE,WolfeBE,LingAV,DevlinAS,VarmaY,FischbachMA,
Biddinger SB, Dutton RJ and Turnbaugh PJ (2014) Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome.
Nature 505(7484), 559–563. https://doi.org/10.1038/nature12820
Davis BM and Waldor MK (2002) Mobile Genetic Elements and Bacterial Pathogenesis Mobile DNA II. American Society of
Microbiology, pp. 1040–1059. https://doi.org/10.1128/9781555817954.ch45
den Bakker HC, Manuel CS, Fortes ED, Wiedmann M, Nightingale KK (2013) Genome sequencing identifies Listeria
fleischmannii subsp. colora donensissubsp.nov.,isolated fromaranch.International JournalofSystematic andEvolutionary
Microbiology 63(Pt 9), 3257–3268. https://doi.org/10.1099/ijs.0.048587-0
DeFilippo C, DiPaolaM,RamazzottiM,AlbaneseD,Pieraccini G,Banci E,Miglietta F, Cavalieri D and Lionetti P(2017)
Diet, environments, and gut microbiota. A preliminary investigation in children living in rural and urban Burkina Faso and
Italy. Frontiers in Microbiology 8, 1979. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01979
DeFilippo C, Cavalieri D, Di Paola M, Ramazzotti M, Poullet JB, Massart S, … Lionetti P (2010) Impact of diet in shaping
gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proceedings of the National
Academy of Sciences 107(33), 14691–14696. https://doi.org/10.1073/pnas.1005963107
Deghorain M and Van Melderen L (2012) The Staphylococci phages family: An overview. Viruses 4(12), 3316–3335. https://
doi.org/10.3390/v4123316
DongX,WangH,XieG,ZouP,GuoC,LiangYandHuangJ(2017)Anisolate of Vibrio campbellii carrying the pirVP gene
causes acute hepatopancreatic necrosis disease. Emerging Microbes & Infections 6(1), e2. https://doi.org/10.1038/
emi.2016.131
Eklund MW,PoyskyFT,ReedSMandSmithCA(1971)BacteriophageandthetoxigenicityofClostridium botulinumtype C.
Science 172(3982), 480–482. https://doi.org/10.1126/science.172.3982.480
Eyre DW, Cule ML, Wilson DJ, Griffiths D, Vaughan A, O’Connor L, … Walker AS (2013) Diverse sources of C. difficile
infection identified on whole-genome sequencing. New England Journal of Medicine 369(13), 1195–1205. https://doi.org/
10.1056/NEJMoa1216064
Faherty CS, Redman JC, Rasko DA, Barry EM and Nataro JP (2012) Shigella flexneri effectors OspE1 and OspE2 mediate
induced adherence to the colonic epithelium following bile salts exposure. Molecular Microbiology 85(1), 107–121. https://
doi.org/10.1111/j.1365-2958.2012.08092.x
Fiore E, Van Tyne D and Gilmore MS (2019) Pathogenicity of enterococci. Microbiology Spectrum 7(4). https://doi.org/
10.1128/microbiolspec.GPP3-0053-2018
Fleckenstein JM, Kopecko DJ, Warren RL and Elsinghorst EA (1996) Molecular characterization of the tia invasion locus
from enterotoxigenic Escherichia coli. Infection and Immunity 64(6), 2256–2265. https://doi.org/10.1128/iai.64.6.2256
2265.1996
Foegeding NJ, Caston RR, McClain MS, Ohi MD and Cover TL (2016) An overview of Helicobacter pylori VacA toxin
biology. Toxins 8(6), 173. https://doi.org/10.3390/toxins8060173
Foley SL, Johnson TJ, Ricke SC, Nayak R, Danzeisen J (2013) Salmonella pathogenicity and host adaptation in chicken
associated serovars. Microbiology and Molecular Biology Reviews 77(4), 582–607. https://doi.org/10.1128/MMBR.00015-13
Forslund K, Hildebrand F, Nielsen T, Falony G, Le Chatelier E, Sunagawa S, … Meta HITc (2015) Disentangling type
2 diabetes and metformin treatment signatures in the human gut microbiota. Nature 528(7581), 262–266. https://doi.org/
10.1038/nature15766
Forster SC, LiuJ, KumarN,GulliverEL,GouldJA,Escobar-Zepeda A,MkandawireT,PikeLJ,ShaoY,StaresMD,Browne
HP,NevilleBAandLawleyTD(2022)Strain-levelcharacterizationofbroadhostrangemobilegeneticelementstransferring
antibiotic resistance from the human microbiome. Nature Communications 13(1), 1445. https://doi.org/10.1038/s41467
022-29096-9
FowlerVG,MiroJM,HoenB,CabellCH,AbrutynE,RubinsteinE,CoreyGR,SpelmanD,BradleySF,BarsicB,PappasPA,
Anstrom KJ, WrayD,Fortes CQ, Anguera I, Athan E, Jones P, van der Meer JT, Elliott TS, Levine DP, … Investigators
ICE (2005) Staphylococcus aureus endocarditis: A consequence of medical progress. JAMA 293(24), 3012–3021. https://
doi.org/10.1001/jama.293.24.3012

Franciosa G, Maugliani A, Scalfaro C, Aureli P (2009) Evidence that plasmid-borne botulinum neurotoxin type B genes are
widespread among Clostridium botulinum serotype B strains. PLoS One 4(3), e4829. https://doi.org/10.1371/journal.
pone.0004829
Franco Augusto A, Cheng Rodney K, Chung G-T, Wu S, Oh H-B and Sears Cynthia L (1999) Molecular evolution of the
pathogenicity island of Enterotoxigenic Bacteroides fragilis strains. Journal of Bacteriology 181(21), 6623–6633. https://
doi.org/10.1128/JB.181.21.6623-6633.1999
Gamage SD, McGannon CM, Weiss AA (2004) Escherichia coli serogroup O107/O117 lipopolysaccharide binds and
neutralizes Shiga toxin 2. Journal of Bacteriology 186(16), 5506–5512. https://doi.org/10.1128/JB.186.16.5506-5512.2004
GarudNRandPollardKS(2020)Populationgeneticsinthehumanmicrobiome.TrendsinGenetics:TIG36(1),53–67.https://
doi.org/10.1016/j.tig.2019.10.010
GiridharaUpadhyayaPM,RavikumarKLandUmapathyBL(2009)Reviewofvirulencefactorsofenterococcus:Anemerging
nosocomial pathogen. Indian Journal of Medical Microbiology 27(4), 301–305. https://doi.org/10.4103/0255-0857.55437
Gilmore MS,Lebreton FandvanSchaik W(2013)Genomic transitionof enterococci from gut commensals to leading causes
of multidrug-resistant hospital infection in the antibiotic era. Current Opinion in Microbiology 16(1), 10–16. https://doi.org/
10.1016/j.mib.2013.01.006
Gold OG, Jordan HVand van Houte J (1975) The prevalence of enterococci in the human mouth and their pathogenicity in
animal models. Archives of Oral Biology 20(7), 473–477. https://doi.org/10.1016/0003-9969(75)90236-8
González-Escalona N, Blackstone GM and DePaola A (2006) Characterization of a Vibrio alginolyticus strain, isolated from
Alaskan oysters, carrying a hemolysin gene similar to the thermostable direct hemolysin-related hemolysin gene (trh)of
Vibrio parahaemolyticus. Applied and Environmental Microbiology 72(12), 7925–7929. https://doi.org/10.1128/
AEM.01548-06.
Grizotte-Lake M, Zhong G, Duncan K, Kirkwood J, Iyer N, Smolenski I, … Vaishnava S (2018) Commensals suppress
intestinal epithelial cell retinoic acid synthesis to regulate Interleukin-22 activity and prevent microbial dysbiosis. Immunity
49(6), 1103–1115.e1106. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2018.11.018
Gyles C and Boerlin P (2013) Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease.
Veterinary Pathology 51(2), 328–340. https://doi.org/10.1177/0300985813511131
Haggoud A, Reysset G, Azeddoug H and Sebald M (1994) Nucleotide sequence analysis of two 5-nitroimidazole resistance
determinants from Bacteroides strains and of a new insertion sequence upstream of the two genes. Antimicrobial Agents and
Chemotherapy 38(5), 1047–1051. https://doi.org/10.1128/AAC.38.5.1047
HammondGAandJohnsonJL(1995)ThetoxigenicelementofClostridiumdifficile strain VPI 10463. Microbial Pathogenesis
19(4), 203–213.
He Y, Wang S, Zhang J, Zhang X, Sun F, He B, Liu X (2019) Integrative and conjugative elements-positive Vibrio
parahaemolyticus isolated from aquaculture shrimp in Jiangsu, China. Frontiers in Microbiology 10, 1574. https://doi.org/
10.3389/fmicb.2019.01574
HeesemannJ,HantkeK,VockeT,SakenE,RakinA,StojiljkovicIandBernerR(1993)VirulenceofYersiniaenterocoliticais
closely associated with siderophore production, expression of an iron-repressible outer membrane polypeptide of 65 000 Da
and pesticin sensitivity. Molecular Microbiology 8(2), 397–408. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1993.tb01583.x
HehemannJ-H,CorrecG,BarbeyronT,HelbertW,CzjzekMandMichelG(2010)Transferofcarbohydrate-activeenzymes
from marine bacteria to Japanese gut microbiota. Nature 464(7290), 908–912. https://doi.org/10.1038/nature08937
Hill KK, Xie G, Foley BT, Smith TJ, Munk AC, Bruce D, Smith LA, Brettin TS and Detter JC (2009) Recombination and
insertion events involving the botulinum neurotoxin complex genes in Clostridium botulinum types A, B, E and F and
Clostridium butyricum type E strains. BMC Biology 7, 66. https://doi.org/10.1186/1741-7007-7-66
Hiramatsu K, Hanaki H, Ino T, Yabuta K, Oguri T and Tenover FC (1997) Methicillin-resistant Staphylococcus aureus
clinical strain with reduced vancomycin susceptibility. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 40(1), 135–136. https://
doi.org/10.1093/jac/40.1.135
International Symposium on Vibrio Parahaemolyticus (1974). Vibrio parahaemolyticus Congresses, xiii, 261, Tsunesaburo
Fujino, President. Tokyo, Saikon Pub. Co., Japan, September 17–18, 1973.
Jajere SM (2019) A review of Salmonella enterica with particular focus on the pathogenicity and virulence factors, host
specificity and antimicrobial resistance including multidrug resistance. Veterinary World 12(4), 504–521. https://doi.org/
10.14202/vetworld.2019.504-521
Jakobsson HE, Jernberg C, Andersson AF, Sjölund-Karlsson M, Jansson JK and Engstrand L (2010) Short-term antibiotic
treatment has differing long-term impacts on the human throat and gut microbiome. PLoS One 5(3), e9836. https://doi.org/
10.1371/journal.pone.0009836
Jaramillo VD,SuknoSA,ThonMR(2015)Identificationofhorizontallytransferred genesinthegenusColletotrichumreveals
a steady tempo of bacterial to fungal gene transfer. BMC Genomics 16(1), 2. https://doi.org/10.1186/1471-2164-16-2
Jobling MG and Holmes RK (2012) Type II heat-labile enterotoxins from 50 diverse Escherichia coli isolates belong almost
exclusively to the LT-IIc family and may be prophage encoded. PLoS One 7(1), e29898. https://doi.org/10.1371/journal.
pone.0029898

Jobling MG(2016)Thechromosomal nature ofLT-II enterotoxins solved: A lambdoid prophage encodes both LT-II and one
of two novel pertussis-toxin-like toxin family members in type II enterotoxigenic Escherichia coli. Pathogens and Disease 74
(3), ftw001. https://doi.org/10.1093/femspd/ftw001
Joffré E, von Mentzer A, Svennerholm AM and Sjöling Å (2016) Identification of new heat-stable (STa) enterotoxin allele
variants produced by human enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC). International Journal of Medical Microbiology: IJMM
306(7), 586–594. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2016.05.016
Johnson JL, Jones MB and Cobb BA (2015) Polysaccharide a from the capsule of Bacteroides fragilis induces clonal CD4þ T
cell expansion. The Journal of Biological Chemistry 290(8), 5007–5014. https://doi.org/10.1074/jbc.M114.621771
Josenhans C and Suerbaum S (2002) The role of motility as a virulence factor in bacteria. International Journal of Medical
Microbiology 291(8), 605–614. https://doi.org/10.1078/1438-4221-00173
Jubelin G, Desvaux M, Schüller S, Etienne-Mesmin L, Muniesa M and Blanquet-Diot S (2018) Modulation of Enterohae
morrhagic Escherichia coli survival and virulence in the human gastrointestinal tract. Microorganisms 6(4), 115. https://
doi.org/10.3390/microorganisms6040115
JuhasM(2015)Horizontalgenetransferinhumanpathogens.CriticalReviewsinMicrobiology41(1),101–108.https://doi.org/
10.3109/1040841X.2013.804031
KanehisaMandGotoS(2000)KEGG:Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes.NucleicAcidsResearch28(1),27–30.https://
doi.org/10.1093/nar/28.1.27
Kennedy CL, Lyras D, Cordner LM, Melton-Witt J, Emmins JJ, Tweten RK and Rood JI (2009) Pore-forming activity of
alpha-toxin is essential for Clostridium septicum-mediated myonecrosis. Infection and Immunity 77, 943–951. https://
doi.org/10.1128/IAI.01267-08
Kent AG, Vill AC, Shi Q, Satlin MJ and Brito IL (2020) Widespread transfer of mobile antibiotic resistance genes within
individual gut microbiomes revealed through bacterial Hi-C. Nature Communications 11, 4379. https://doi.org/10.1038/
s41467-020-18164-7
Khachatryan ZA, Ktsoyan, ZA, Manukyan GP, Kelly D, Ghazaryan KA and Aminov RI (2008) Predominant role of host
genetics in controlling the composition of gut microbiota. PLoS One 3, e3064.
KimK-P, Born Y, Lurz R, Eichenseher F, Zimmer M, Loessner MJ and Klumpp J (2012) Inducible Clostridium perfringens
bacteriophages ΦS9 andΦS63:Different genome structures andafully functional sigK intervening element. Bacteriophage 2
(2), 89–97. https://doi.org/10.4161/bact.21363
KiuRandHallLJ(2018)AnupdateonthehumanandanimalentericpathogenClostridiumperfringens.EmergingMicrobes &
Infections, 7(1), 141–141. https://doi.org/10.1038/s41426-018-0144-8
KorpelaK,SalonenA,VirtaLJ,KekkonenRA,ForslundK,BorkPanddeVosWM(2016)Intestinalmicrobiomeisrelatedto
lifetime antibiotic use in Finnish pre-school children. Nature Communications 7(1), 10410. https://doi.org/10.1038/
ncomms10410
Kristich Christopher J, Li Y-H, Cvitkovitch Dennis G and Dunny Gary M (2004) Esp-independent biofilm formation by
Enterococcus faecalis. Journal of Bacteriology 186(1), 154–163. https://doi.org/10.1128/JB.186.1.154-163.2004
KurodaM,OhtaT,UchiyamaI,BabaT,YuzawaH,KobayashiI,CuiL,OguchiA,AokiK,NagaiY,LianJ,ItoT,Kanamori
M,MatsumaruH,MaruyamaA,MurakamiH,HosoyamaA,Mizutani-UiY,TakahashiNK,SawanoT,…HiramatsuK
(2001) Whole genome sequencing of meticillin-resistant Staphylococcus aureus. Lancet (London, England) 357(9264),
1225–1240. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(00)04403-2
Kurokawa K, Itoh T, Kuwahara T, Oshima K, Toh H,Toyoda A,Takami H, Morita H,Sharma VK, Srivastava TP, Taylor
TD,NoguchiH,MoriH,OguraY,EhrlichDS,ItohK,TakagiT,SakakiY,HayashiTandHattoriM(2007)Comparative
metagenomics revealed commonly enriched gene sets in human gut microbiomes. DNA Research: An International Journal
for Rapid Publication of Reports on Genes and Genomes 14(4), 169–181. https://doi.org/10.1093/dnares/dsm018
Kwan T, Liu J, DuBow M, Gros P and Pelletier J (2005) The complete genomes and proteomes of 27 Staphylococcus aureus
bacteriophages. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102(14), 5174–5179. https://
doi.org/10.1073/pnas.0501140102
Lacey JA, Keyburn AL, Ford ME, Portela RW, Johanesen PA, Lyras D and Moore RJ (2017) Conjugation-mediated
horizontal gene transfer of Clostridium perfringens plasmids in the chicken gastrointestinal tract results in the formation
of new virulent strains. Applied and Environmental Microbiology 83(24), e01814–e01817. https://doi.org/10.1128/
AEM.01814-17
Lasaro MA, Rodrigues JF, Mathias-Santos C, Guth BE, Balan A, Sbrogio-Almeida ME and Ferreira LC (2008) Genetic
diversity of heat-labile toxin expressed by enterotoxigenic Escherichia coli strains isolated from humans. Journal of
Bacteriology 190(7), 2400–2410. https://doi.org/10.1128/JB.00988-07
Lee CT, Chen IT, Yang YT, Ko TP, Huang YT, Huang JY, Huang MF, Lin SJ, Chen CY, Lin SS, Lightner DV, Wang HC,
Wang AH, Wang HC, Hor LI and Lo CF (2015) The opportunistic marine pathogen Vibrio parahaemolyticus becomes
virulent by acquiring a plasmid that expresses a deadly toxin. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
States of America 112(34), 10798–10803. https://doi.org/10.1073/pnas.1503129112
Lepper P, Held T, Schneider E, Bölke E, Gerlach H and Trautmann M (2002) Clinical implications of antibiotic-induced
endotoxin release in septic shock. Intensive Care Medicine 28(7), 824–833. https://doi.org/10.1007/s00134-002-1330-6

Letchumanan V, Chan KG and Lee LH (2014) Vibrio parahaemolyticus: A review on the pathogenesis, prevalence, and
advance molecular identification techniques. Frontiers in Microbiology 5, 705. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00705
Levy M, Thaiss CA, Zeevi D, Dohnalová L, Zilberman-Schapira G, Mahdi JA, David E, Savidor A, Korem T, Herzig Y,
Pevsner-Fischer M, Shapiro H, Christ A, Harmelin A, Halpern Z, Latz E, Flavell RA, Amit I, Segal E and Elinav E (2015)
Microbiota-modulated metabolites shape the intestinal microenvironment by regulating NLRP6 inflammasome signaling.
Cell 163(6), 1428–1443. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.10.048
Li B, Chen D, Lin F, Wu C, Cao L, Chen H, Hu Y and Yin Y (2022) Genomic island-mediated horizontal transfer of the
erythromycin resistance gene erm(X) among Bifidobacteria. Applied and Environmental Microbiology 88(10), e0041022.
https://doi.org/10.1128/aem.00410-22
Lindsey RL, Fedorka-Cray PJ, Frye JG and Meinersmann RJ (2009) Inc a/C plasmids are prevalent in multidrug-resistant
Salmonella enterica isolates. Applied and Environmental Microbiology 75(7), 1908–1915.
Lindsay JA and Holden MT (2004) Staphylococcus aureus: Superbug, super genome? Trends in Microbiology 12(8), 378–385.
https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.06.004
Lyras D, O’Connor JR, Howarth PM, Sambol SP, Carter GP, Phumoonna T, Poon R, Adams V, Vedantam G, Johnson S,
Gerding DN and Rood JI (2009) Toxin B is essential for virulence of Clostridium difficile. Nature 458(7242), 1176–1179.
https://doi.org/10.1038/nature07822
Magne F, Gotteland M, Gauthier L, Zazueta A, Pesoa S, Navarrete P and Balamurugan R (2020) The Firmicutes/
Bacteroidetes ratio: A relevant marker of gut dysbiosis in obese patients? Nutrients 12(5), 1474. https://doi.org/10.3390/
nu12051474
Martínez-Bueno M, Valdivia E, Gálvez A and Maqueda M (1992) Transfer of a plasmid determining bacteriocin Bc-48
production and immunity, and response to sexual pheromones in Enterococcus faecalis S-48. Plasmid 28(1), 61–69. https://
doi.org/10.1016/0147-619x(92)90036-a
Matijašić M, Meštrović T, Paljetak HČ, Perić M, Barešić A and Verbanac D (2020) Gut microbiota beyond bacteria
Mycobiome, Virome, Archaeome, and eukaryotic parasites in IBD. International Journal of Molecular Sciences 21(8), 2668.
https://doi.org/10.3390/ijms21082668
Matos RC, Lapaque N, Rigottier-Gois L, Debarbieux L, Meylheuc T, Gonzalez-Zorn B, … Serror P (2013) Enterococcus
faecalis prophage dynamics and contributions to pathogenic traits. PLoS Genetics 9(6), e1003539. https://doi.org/10.1371/
journal.pgen.1003539
Mayer WE, Schuster LN, Bartelmes G, Dieterich C and Sommer RJ (2011) Horizontal gene transfer of microbial cellulases
into nematode genomes is associated with functional assimilation and gene turnover. BMC Evolutionary Biology 11(13).
https://doi.org/10.1186/1471-2148-11-13
Messerer M,Fischer WandSchubertS(2017)Investigation of horizontal gene transfer of pathogenicity islands in Escherichia
coli using next-generation sequencing. PLoS One 12(7), e0179880. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179880
Miles ZD, McCarty RM, Molnar G and Bandarian V (2011) Discovery of epoxyqueuosine (oQ) reductase reveals parallels
between halorespiration and tRNA modification. Proceedings of the National Academy of Sciences 108(18), 7368. https://
doi.org/10.1073/pnas.1018636108
Mir-Sanchis I, Martínez-Rubio R, Martí M, Chen J, Lasa Í, Novick RP, … Penadés JR (2012) Control of Staphylococcus
aureus pathogenicity island excision. Molecular Microbiology 85(5), 833–845. https://doi.org/10.1111/j.1365
2958.2012.08145.x
MoncriefJS,ObisoR,BarrosoLA,KlingJJ,WrightRL,VanTassellRL,…WilkinsTD(1995)TheenterotoxinofBacteroides
fragilis is a metalloprotease. Infection and Immunity 63(1), 175–181. https://doi.org/10.1128/iai.63.1.175-181.1995
Moran NA and Jarvik T (2010) Lateral transfer of genes from fungi underlies carotenoid production in aphids. Science 328,
624–627. https://doi.org/10.1126/science.1187113
Moon BY, Park JY, Hwang SY, et al. (2015) Phage-mediated horizontal transfer of a Staphylococcus aureus virulence
associated genomic island. Scientific Reports 5, 9784. https://doi.org/10.1038/srep09784.
Morrison DJ and Preston T (2016) Formation of short chain fatty acids by the gut microbiota and their impact on human
metabolism. Gut Microbes 7(3), 189–200. https://doi.org/10.1080/19490976.2015.1134082
Muegge BD, Kuczynski J, Knights D, Clemente JC, González A, Fontana L, Henrissat B, Knight R and Gordon JI (2011)
Diet drives convergence in gut microbiome functions across mammalian phylogeny and within humans. Science 332(6032),
970–974. https://doi.org/10.1126/science.1198719
Mundy LM, Sahm DF and Gilmore M (2000) Relationships between enterococcal virulence and antimicrobial resistance.
Clinical Microbiology Reviews 13(4), 513–522. https://doi.org/10.1128/CMR.13.4.513
MuniesaM,HammerlJA,HertwigS,AppelBandBrussowH(2012)Shigatoxin-producingEscherichiacoliO104:H4:Anew
challenge for microbiology. Applied and Environmental Microbiology 78(12), 4065–4073. https://doi.org/10.1128/
AEM.00217-12
Murray BE (1990) The life and times of the enterococcus. Clinical Microbiology Reviews 3(1), 46–65. https://doi.org/10.1128/
CMR.3.1.46

Muthukrishnan S, Defoirdt T, Shariff M, Ina-Salwany MY, Yousoff FM andNatrah I(2019) Horizontal gene transfer of the
pirABgenesresponsibleforAcuteHepatopancreatic Necrosis Disease(AHPND)turnsanon-VibriostrainintoanAHPND
positive pathogen. https://doi.org/10.1101/2019.12.20.884320
NakayamaJ,WatanabeK,JiangJ,MatsudaK,ChaoS-H,HaryonoP,…LeeY-K(2015)Diversityingutbacterialcommunity
of school-age children in Asia. Scientific Reports 5(1), 8397. https://doi.org/10.1038/srep08397
Nawrocki EM, Bradshaw M and Johnson EA (2018) Botulinum neurotoxin–encoding plasmids can be conjugatively
transferred to diverse clostridial strains. Scientific Reports 8(1), 3100. https://doi.org/10.1038/s41598-018-21342-9
Nigam P and Nigam A (2010) Botulinum toxin. Indian Journal of Dermatology 55(1), 8. https://doi.org/10.4103/0019
5154.60343
Ochman H, Lawrence JG and Groisman EA (2000) Lateral gene transfer and the nature of bacterial innovation. Nature 405
(6784), 299–304. https://doi.org/10.1038/35012500
Pan Z, Chen Y, McAllister TA, Ganzle M, Plastow G, Guan LL (2021) Abundance and expression of Shiga toxin genes in
Escherichia coli at the recto-anal Junction relates to host immune genes. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 11,

https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.633573
Pardo-Roa C, Salazar GA, Noguera LP, Salazar-Echegarai FJ, Vallejos OP, Suazo ID, … Bueno SM (2019) Pathogenicity
island excision during an infection by Salmonella enterica serovar Enteritidis is required for crossing the intestinal epithelial
barrier in mice to cause systemic infection. PLoS Pathogens 15(12), e1008152. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008152
PareekS,KurakawaT,DasB,MotookaD,NakayaS,Rongsen-ChandolaT,…TakedaK(2019)ComparisonofJapaneseand
Indian intestinal microbiota shows diet-dependent interaction between bacteria and fungi. npj Biofilms and Microbiomes 5
(1), 37. https://doi.org/10.1038/s41522-019-0110-9
Parkhill J, Sebaihia M, Preston A, Murphy LD, Thomson N, Harris DE, Holden MT, Churcher CM, Bentley SD, Mungall
KL, Cerdeño-Tárraga AM,TempleL,JamesK,HarrisB,QuailMA,AchtmanM,AtkinR,BakerS,BashamD,BasonN,
…Maskell DJ (2003) Comparative analysis of the genome sequences of Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis and
Bordetella bronchiseptica. Nature Genetics 35(1), 32–40. https://doi.org/10.1038/ng1227
Partridge SR, Kwong SM, Firth N and Jensen SO (2018) Mobile genetic elements associated with antimicrobial resistance.
Clinical Microbiology Reviews 31(4), e00088–e00017. https://doi.org/10.1128/CMR.00088-17
Paulsen IT, Banerjei L, Myers GS,Nelson KE,Seshadri R, ReadTD,FoutsDE,EisenJA,GillSR,Heidelberg JF,Tettelin H,
Dodson RJ, UmayamL,Brinkac L, Beanan M, DaughertyS, DeBoyRT,Durkin S, Kolonay J, Madupu R, …FraserCM
(2003) Role of mobile DNA in the evolution of vancomycin-resistant Enterococcus faecalis. Science 299(5615), 2071–2074.
https://doi.org/10.1126/science.1080613
Peck MW(2009) Biology and genomic analysis of Clostridium botulinum. Advances in Microbial Physiology 55, 183–265.
Peltier J, Hamiot A, Garneau JR, Boudry P, Maikova A, Fortier L-C, Dupuy B and Soutourina O (2020) Type I toxin
antitoxin systems contribute to the maintenance of mobile genetic elements in Clostridioides difficile. Communications
Biology 3, 718. https://doi.org/10.1038/s42003-020-01448-5
Pierce JV and Bernstein HD (2016) Genomic diversity of Enterotoxigenic strains of Bacteroides fragilis. PLoS One 11(6),
e0158171. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158171
Postler TS and Ghosh S (2017) Understanding the Holobiont: How microbial metabolites affect human health and shape the
immune system. Cell Metabolism 26(1), 110–130. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.05.008
Proenca-Modena JL, Acrani GO, Brocchi M (2009) Helicobacter pylori: Phenotypes, genotypes and virulence genes. Future
Microbiology 4(2), 223–240. https://doi.org/10.2217/17460913.4.2.223
Pui C, Wong W, Chai L, Tunung R, Jeyaletchumi P, Hidayah N, … Son R (2011) Salmonella: A foodborne pathogen.
International Food Research Journal 18(2).
Pujol C and Bliska JB (2005) Turning Yersinia pathogenesis outside in: Subversion of macrophage function by intracellular
yersiniae. Clinical Immunology 114(3), 216–226. https://doi.org/10.1016/j.clim.2004.07.013
Putzker M, Sauer HandSobeD(2001)Plagueand otherhuman infections caused by Yersinia species. Clinical Laboratory 47
(9–10), 453–466.
Qin Y, Havulinna AS, Liu Y, Jousilahti P, Ritchie SC, Tokolyi A, Sanders JG, Valsta L, Brożyńska M, Zhu Q, Tripathi A,
Vázquez-Baeza Y,LoombaR,ChengS,JainM,NiiranenT,LahtiL,KnightR,SalomaaV,InouyeMandMéricG(2022)
Combined effects of host genetics and diet on human gut microbiota and incident disease in a single population cohort.
Nature Genetics 54(2), 134–142. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00991-z
RabschW,TschäpeHandBäumlerAJ(2001)Non-typhoidalsalmonellosis:Emergingproblems.MicrobesandInfection3(3),
237–247. https://doi.org/10.1016/S1286-4579(01)01375-2
Raffatellu M, Wilson RP, Chessa D, Andrews-Polymenis H, Tran QT, Lawhon S, Khare S, Adams LG and Bäumler AJ
(2005) SipA, SopA, SopB, SopD, and SopE2 contribute to Salmonella enterica serotype typhimurium invasion of epithelial
cells. Infection and Immunity 73(1), 146–154. https://doi.org/10.1128/IAI.73.1.146-154.2005
Ram G, Chen J, Kumar K, Ross HF, Ubeda C, Damle PK, Lane KD, Penadés JR, Christie GE and Novick RP (2012)
Staphylococcal pathogenicity island interference with helper phage reproduction is a paradigm of molecular parasitism.
Ramírez-VargasGandRodríguezC(2020)PutativeconjugativeplasmidswithtcdBandcdtABgenesinClostridioidesdifficile.
Emerging Infectious Diseases 26(9), 2287–2290. https://doi.org/10.3201/eid2609.191447
Rankin DJ, Rocha EPC and Brown SP(2011) What traits are carried on mobile genetic elements, and why? Heredity 106(1),
1–10. https://doi.org/10.1038/hdy.2010.24
Restrepo L, Bayot B, Arciniegas S, Bajaña L, Betancourt I, Panchana F and Reyes Muñoz A (2018) PirVP genes causing
AHPNDidentified in a new vibrio species (Vibrio punensis) within the commensal Orientalis clade. Scientific Reports 8(1),
https://doi.org/10.1038/s41598-018-30903-x
Reyman M, van Houten MA, van Baarle D, Bosch A, Man WH, Chu M, Arp K, Watson RL, Sanders E, Fuentes S and
Bogaert D (2019) Impact of delivery mode-associated gut microbiota dynamics on health in the first year of life. Nature
Communications 10(1), 4997. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13014-7
RolhionNandChassaingB(2016)Whenpathogenicbacteriameettheintestinalmicrobiota.Philosophical Transactions ofthe
Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 371(1707), 20150504. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0504
Rothschild D, Weissbrod O, Barkan E, Kurilshikov A, Korem T, Zeevi D, Costea PI, Godneva A, Kalka IN, Bar N, Shilo S,
LadorD,VilaAV,ZmoraN,Pevsner-FischerM,IsraeliD,KosowerN,MalkaG,WolfBC,Avnit-SagiT,…SegalE(2018)
Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota. Nature 555(7695), 210–215. https://doi.org/
10.1038/nature25973
Rupnik M,Janezic S andKraftCS (2016) AnupdateonClostridium difficile toxinotyping. Journal of Clinical Microbiology 54
(1), 13–18. https://doi.org/10.1128/JCM.02083-15
Sakaguchi Y, HayashiT,KurokawaK,NakayamaK,OshimaK,FujinagaY,OhnishiM,OhtsuboE,HattoriMandOguma
K (2005) The genome sequence of Clostridium botulinum type C neurotoxin-converting phage and the molecular
mechanisms of unstable lysogeny. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102
(48), 17472–17477. https://doi.org/10.1073/pnas.0505503102
SakaguchiY,HayashiT,YamamotoY,NakayamaK,ZhangK,MaS,ArimitsuHandOgumaK(2009)Molecularanalysisof
an extrachromosomal element containing the C2 toxin gene discovered in Clostridium botulinum type C. Journal of
Bacteriology 191(10), 3282–3291. https://doi.org/10.1128/JB.01797-08
Sansonetti PJ, Van Nhieu GT and Égile C (1999) Rupture of the intestinal epithelial barrier and mucosal invasion by Shigella
flexneri. Clinical Infectious Diseases 28(3), 466–475. https://doi.org/10.1086/515150
Santos HM, Tsai CY, Maquiling K, Tayo LL, Mariatulqabtiah AR, Lee CW and Chuang KP (2020) Diagnosis and potential
treatments for acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND): A review. Aquaculture International: Journal of the
European Aquaculture Society 28(1), 169–185. https://doi.org/10.1007/s10499-019-00451-w
Sastalla I, Fattah R, Coppage N, Nandy P, Crown D, Pomerantsev AP, Leppla SH (2013) The Bacillus cereus Hbl and Nhe
tripartite enterotoxin components assemble sequentially on the surface of target cells and are not interchangeable. PLoS One
8(10), e76955. https://doi.org./10.1371/journal.pone.0076955
Sayin SI, Wahlström A,Felin J,Jäntti S, Marschall H-U, BambergK,…BäckhedF(2013)Gutmicrobiotaregulates bileacid
metabolism by reducing the levels of Tauro-beta-muricholic acid, a naturally occurring FXR antagonist. Cell Metabolism 17
(2), 225–235. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2013.01.003
Scaria J, Ponnala L, Janvilisri T, Yan W, Mueller LA and Chang YF (2010) Analysis of ultra low genome conservation in
Clostridium difficile. PLoS One 5(12), e15147. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015147
Schistosomes, liver flukes and Helicobacter pylori (1994). IARC working group on the evaluation of carcinogenic risks to
humans. Lyon, 7–14 June 1994. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, 61, 1–241.
Schmidt H and Hensel M (2004) Pathogenicity islands in bacterial pathogenesis. Clinical Microbiology Reviews 17(1), 14–56.
https://doi.org/10.1128/CMR.17.1.14-56.2004
Schwiesow L, Lam H, Dersch P and Auerbuch V (2015) Yersinia type III secretion system master regulator LcrF. Journal of
Bacteriology 198(4), 604–614. https://doi.org/10.1128/JB.00686-15
Scotto d’Abusco AS, Del Grosso M, Censini S, Covacci A and Pantosti A (2000) The alleles of the bft gene are distributed
differently among enterotoxigenic Bacteroides fragilis strains from human sources and can be present in double copies.
Journal of Clinical Microbiology 38(2), 607–612. https://doi.org/10.1128/JCM.38.2.607-612.2000
Sekirov I, Russell SL, Antunes LC and Finlay BB (2010) Gut microbiota in health and disease. Physiological Reviews 90(3),
859–904. https://doi.org/10.1152/physrev.00045.2009
Sjöling Å, QadriF,Nicklasson M, BegumYA,WiklundGandSvennerholmA-M(2006)Invivoexpressionoftheheatstable
(estA) andheatlabile(eltB)toxingenesofenterotoxigenic Escherichiacoli(ETEC).MicrobesandInfection8(12),2797–2802.
https://doi.org/10.1016/j.micinf.2006.08.011
Skarin HandSegermanB(2011)Horizontalgenetransfer oftoxingenesin Clostridiumbotulinum.Mobile Genetic Elements 1
(3), 213–215. https://doi.org/10.4161/mge.1.3.17617

Stevens RH,Ektefaie MRandFoutsDE(2011)TheannotatedcompleteDNAsequenceofEnterococcusfaecalisbacteriophage
φEf11 and its comparison with all available phage and predicted prophage genomes. FEMS Microbiology Letters 317(1),
9–26. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2010.02203.x
Southey-Pillig CJ, Davies DG and Sauer K (2005) Characterization of temporal protein production in Pseudomonas
aeruginosa biofilms. Journal of Bacteriology 187(23), 8114–8126. https://doi.org/10.1128/JB.187.23.8114-8126.2005
Szabò I, Brutsche S, Tombola F, Moschioni M, Satin B, Telford JL, Rappuoli R, Montecucco C, Papini E and Zoratti M
(1999) Formation of anion-selective channels in the cell plasma membrane by the toxin VacA of Helicobacter pylori is
required for its biological activity. The EMBO Journal 18(20), 5517–5527. https://doi.org/10.1093/emboj/18.20.5517
Taillon C, Nadeau E, Mourez M and Dubreuil JD (2008) Heterogeneity of Escherichia coli STb enterotoxin isolated from
diseased pigs. Journal of Medical Microbiology 57(Pt 7), 887–890. https://doi.org/10.1099/jmm.0.2008/000281-0
TagomoriK,Iida TandHondaT(2002)Comparisonofgenomestructures of vibrios, bacteria possessing two chromosomes.
Journal of Bacteriology 184(16), 4351–4358. https://doi.org/10.1128/JB.184.16.4351-4358.2002
Tang J, Wu X, MouM,WangC,WangL,LiF,GuoM,YinJ,Xie W,WangX,WangY,DingY,XueWandZhuF(2021)
GIMICA:Hostgeneticandimmunefactorsshapinghumanmicrobiota.NucleicAcidsResearch49(D1),D715–D722.https://
doi.org/10.1093/nar/gkaa851
Tena D, Arias M, Álvarez BT, Mauleón C, Jiménez MP and Bisquert J (2010) Fulminant necrotizing fasciitis due to Vibrio
parahaemolyticus. Journal of Medical Microbiology 59(2), 235–238. https://doi.org/10.1099/jmm.0.014654-0
Tleyjeh IM, Steckelberg JM, Murad HS, Anavekar NS, Ghomrawi HM, Mirzoyev Z, Moustafa SE, Hoskin TL, Mandrekar
JN, Wilson WRandBaddour LM(2005) Temporal trends in infective endocarditis: A population-based study in Olmsted
County, Minnesota. JAMA 293(24), 3022–3028. https://doi.org/10.1001/jama.293.24.3022
Tomastikova Z, RomeroSB,KnotekZandKarpiskovaR(2017)Prevalenceandcharacteristics of Salmonella species isolated
from captive reptiles in the Czech Republic. Veterinární Medicína 62(8), 456–469.
Turner NA, Sharma-Kuinkel BK, Maskarinec SA, Eichenberger EM, Shah PP, Carugati M, Holland TL and Fowler VG
(2019) Methicillin-resistant Staphylococcus aureus: An overview of basic and clinical research. Nature Reviews Microbiology
17(4), 203–218. https://doi.org/10.1038/s41579-018-0147-4
Uzal FA, Vidal JE, McClane BA and Gurjar AA (2010) Clostridium perfringens toxins involved in mammalian veterinary
diseases. The Open Toxinology Journal 2,24–42.
Valdes AM, Walter J, Segal E and Spector TD (2018) Role of the gut microbiota in nutrition and health. BMJ 361, k2179.
https://doi.org/10.1136/bmj.k2179
Vale FF, Encarnação P and Vítor JMB (2008) A new algorithm for cluster analysis of genomic methylation: The Helicobacter
pylori case. Bioinformatics (Oxford, England) 24(3), 383–388. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btm621
VargasM,GasconJ,JimenezDeAntaMTandVilaJ(1999)PrevalenceofShigellaenterotoxins1and2amongShigellastrains
isolated from patients with traveler’s diarrhea. Journal of Clinical Microbiology 37(11), 3608–3611. https://doi.org/10.1128/
JCM.37.11.3608-3611.1999
von Wintersdorff CJ, Penders J, van Niekerk JM, Mills ND, Majumder S, van Alphen LB, Savelkoul PH and Wolffs PF
(2016) Dissemination of antimicrobial resistance in microbial ecosystems through horizontal gene transfer. Frontiers in
Microbiology 7, 173. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00173
Wang Q, Luhmann N, Yin Y, Sun S, Chen H, Wang H and Balloux F (2022) Role of mobile genetic elements in the global
dissemination of the carbapenem resistance gene blaNDM. Nature Communications 13(1), 1131. https://doi.org/10.1038/
s41467-022-28819-2
Weaver KE, Chen Y, Miiller EM, Johnson JN, Dangler AA, Manias DA, Clem AM, Schjodt DJ and Dunny GM (2017)
Examination of Enterococcus faecalis toxin-antitoxin system toxin Fst function utilizing a pheromone-inducible expression
vector with tight repression and broad dynamic range. Journal of Bacteriology 199(12). https://doi.org/10.1128/JB.00065-17
Wexler AG, Schofield WB, Degnan PH, Folta-Stogniew E, Barry NA and Goodman AL (2018) Human gut Bacteroides
capture vitamin B12 via cell surface-exposed lipoproteins. eLife 7, e37138. https://doi.org/10.7554/eLife.37138
XiaGandWolzC(2014)PhagesofStaphylococcusaureusandtheirimpactonhostevolution.Infection,GeneticsandEvolution
21, 593–601. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2013.04.022
Xie ZY, Hu CQ, Chen C, Zhang LP and Ren CH (2005) Investigation of seven vibrio virulence genes among Vibrio
alginolyticus and Vibrio parahaemolyticus strains from the coastal mariculture systems in Guangdong, China. Letters in
Applied Microbiology 41(2), 202–207. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2005.01688.x
Yavzori M, Cohen D and Orr N (2002) Prevalence of the genes for shigella enterotoxins 1 and 2 among clinical isolates of
shigella in Israel. Epidemiology and Infection 128(3), 533–535. https://doi.org/10.1017/s0950268802006866
ZhangYJ,LiS,GanRY,ZhouT,XuDPandLiHB(2015)Impactsofgutbacteriaonhumanhealthanddiseases.International
Journal of Molecular Sciences 16(4), 7493–7519. https://doi.org/10.3390/ijms16047493
ZhengH,SunY,MaoZandJiangB(2008)Investigationofvirulencegenes inclinical isolates of Yersinia enterocolitica. FEMS
Immunology & Medical Microbiology, 53(3), 368–374. https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.2008.00436.x
Zhang S, Paul S and Kundu P (2022) NF-κB regulation by gut microbiota decides homeostasis or disease outcome during
ageing. Frontiers in Cell and Developmental Biology 10. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.874940

© Autori, 2025. Publikované Cambridge University Press v spolupráci s The Nutrition Society. Ide o článok s voľným prístupom, distribuovaný podľa podmienok licencie Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), ktorá umožňuje neobmedzené opätovné použitie, distribúciu a reprodukciu za predpokladu, že je správne citovaný pôvodný článok.