多位点序列分型（MLST）

在病原微生物学研究领域，了解并区分不同的细菌株对于疾病的预防和治疗至关重要。多位点序列分型（MLST，Multilocus sequence typing (MLST)）技术，则是一种高精度的细菌特征鉴定方法。

MLST的工作原理

MLST的核心在于分析细菌基因组中通常是七个关键的守护基因（house-keeping genes）。这些基因在细菌生命周期中发挥着基本的维持功能，因此变异较少，适合作为鉴定的基准。通过对这些基因内部的大约450到500个碱基对的片段进行序列分析，我们可以得到高度精确的数据。

每个守护基因的不同序列变异被认定为不同的等位基因（allele）。对于每一个细菌分离株，七个位点上的等位基因组合定义了其等位基因轮廓或者序列型（ST）。

因此，每一个细菌分离株都可以通过七个代表等位基因的数字序列来精确地表征。

为何选择MLST？

MLST技术的一大优势是其结果的明确性和可比性。与依赖于基因产物电泳迁移性的多位点酶电泳不同，MLST直接通过DNA测序确定多个守护基因位点的等位基因。

此外，MLST不考虑等位基因间的核苷酸差异数量，无论是单个核苷酸的差异还是多个位点的变化，都被赋予不同的等位基因编号。这种做法基于这样的理念：一个新的等位基因可能是通过单点突变（只改变一个核苷酸位点）或者重组替换（通常改变多个位点）产生的，如果根据核苷酸差异数量来加权，将会错误地评估等位基因间的差异。

由于大多数细菌种的守护基因具有足够的变异性，每个位点上都有许多等位基因存在，使用七个守护基因位点可以区分出数十亿种不同的等位基因轮廓。例如，每个位点平均有30个等位基因，就能分辨出大约200亿种基因型。

MLST的应用前景

MLST的数据是明确无误的，通过互联网上的大型核心数据库，可以轻松比较不同分离株的等位基因轮廓。这与大多数涉及在凝胶上比较DNA片段大小的分型方法形成鲜明对比。即便是从临床材料如脑脊液或血液中，也能通过PCR扩增直接获得七个守护基因位点的等位基因轮廓，这意味着即使在无法从临床材料培养出细菌的情况下，也能精确地表征分离株。

进行多位点序列分型（MLST）分析的软件：

1. PubMLST

   • 网址：PubMLST
   • 描述：这是一个综合数据库，包含多个物种的MLST数据，并提供在线分析工具，可以对提交的序列进行等位基因和序列型（ST）的识别。

2. MLST

   • 网址：MLST 2.0
   • 描述：提供由丹麦技术大学开发的在线服务，用于自动化的MLST分析，支持多种细菌和真菌物种。

3. BIGSdb

   • 网址：BIGSdb
   • 描述：Bacterial Isolate Genome Sequence Database (BIGSdb) 是一个基因组和遗传数据的数据库架构，它可以用于存储和分析MLST数据。

4. BioNumerics

   • 网址：BioNumerics
   • 描述：这是一款商业软件，提供包括MLST在内的多种生物信息学分析工具，适合高通量数据分析。

5. SeqSphere+

   • 网址：SeqSphere+
   • 描述：这是另一款商业软件，可以用于MLST和其他微生物基因组分析和比对。

6. MegaBLAST

   • 网址：NCBI BLAST
   • 描述：虽然MegaBLAST不是专门为MLST设计的，但它可以用于比对序列以寻找相似的等位基因序列。

7. Mauve

   • 网址：Mauve
   • 描述：Mauve是一个用于多重基因组对比的工具，可以辅助MLST分析，尤其是在进行等位基因的比对时。

8. eBURST

   • 网址：eBURST
   • 描述：这个工具用于基于MLST数据分析细菌种群的群体结构，可以识别克隆复合体和遗传关系。

9. MLSTar

   • 网址：MLSTar on GitHub
   • 描述：这是一个命令行工具，可以在本地计算机上快速进行MLST分析。

10. MLSTcheck

    • 网址：MLSTcheck on GitHub
    • 描述：这是一个用于自动检查细菌的MLST序列型的软件。

https://pubmlst.org/multilocus-sequence-typing

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3988353/