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Available from: Lori A S Snyder, Jun 25, 2015
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    ABSTRACT: The study of genetic and phenotypic variation is fundamental for understanding the dynamics of bacterial genome evolution and untangling the evolution and epidemiology of bacterial pathogens. Neisseria meningitidis (Nm) is among the most intriguing bacterial pathogens in genomic studies due to its dynamic population structure and complex forms of pathogenicity. Extensive genomic variation within identical clonal complexes in Nm has been recently reported and suggested to be the result of homologous recombination, but the extent to which recombination contributes to genomic variation within identical clonal complexes has remained unclear. In this study, we sequenced two Nm strains of identical serogroup (C) and multi-locus sequence type (ST60), and conducted a systematic analysis with an additional 34 Nm genomes. Our results revealed that all gene content variation between the two ST60 genomes was introduced by homologous recombination at the conserved flanking genes, and 94.25% or more of sequence divergence was caused by homologous recombination. Recombination was found in genes associated with virulence factors, antigenic outer membrane proteins, and vaccine targets, suggesting an important role of homologous recombination in rapidly altering the pathogenicity and antigenicity of Nm. Recombination was also evident in genes of the restriction and modification systems, which may undermine barriers to DNA exchange. In conclusion, homologous recombination can drive both gene content variation and sequence divergence in Nm. These findings shed new light on the understanding of the rapid pathoadaptive evolution of Nm and other recombinogenic bacterial pathogens.
    Genome Biology and Evolution 07/2013; 5(9). DOI:10.1093/gbe/evt116 · 4.53 Impact Factor
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    ABSTRACT: Comparative genome hybridization using the pan-Neisseria microarray identified genes from the gonococcal genetic island (GGI) within Neisseria meningitidis strains of serogroups W-135, H, and Z. While some of these strains contain nearly all of the genes of the GGI, there are differences in the presence of some of these genes between the strains, including between those of the same serogroup. Attempts were then made to determine the location of the GGI in these meningococci. Sequencing of Neisseria gonorrhoeae strain MS11 revealed that the GGI is a conjugative plasmid that can be chromosomally integrated at the dif sites near ung and can also be present in its circularized form. In N. meningitidis, a dif site is present in this location and also serves as the point of chromosomal integration of the GGI in this species.
    Microbiology 01/2006; 151(Pt 12):4005-13. DOI:10.1099/mic.0.27925-0 · 2.84 Impact Factor
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    ABSTRACT: L'évolution des espèces est régie par les modifications stochastiques qui ont eu lieu au niveau du code génétique -l'ADN -composé d'une suite de petites molécules (les nucléotides). Selon l'ampleur de ces évènements, il y a d'abord des modifications à petite échelle, impliquant quelques nucléotides -les insertions, délétions et substitutions. Due à l'impossibilité actuelle de différencier les insertions des délétions, on les appelle communément indels. D'un autre coté, il ya des modifications à grande échelle -impliquant parfois des grandes régions génomiques ou des chromosomes. Les modifications à grande échelle les plus fréquentes sont: les duplications, translocations, inversions et délétions. Au cours de ce projet, nous avons développé une méthode de génomique comparée, capable de relier l'information épidémiologique, comme la carcinogenicité et l'invasivité des souches, aux séquences génomiques. Cette méthode permet de détecter des régions statistiquement significatives à analyser plus en détail par des biologistes, tout en étant capable de discriminer ce seuil à l'aide du calcul des p-values. Nous avons utilisé cette méthode dans l'étude du virus du papillome humain et de la bactérie Neisseria Meningitidis, bactérie responsable de la méningite. Pour le virus du papillome humain, notre méthode a été capable de détecter le domaine PDZ, une région du gène E6, qui est une condition sine qua non de la carcinogenicité du produit de ce gène. Au cours des analyses phylogénétiques de cette famille nous avons trouvé une corrélation statistiquement significative entre les événements à petite échelle et les données épidémiologiques. Par la suite nous avons proposé une séquence de tests pour orienter l'analyse statistique de cette corrélation. Nous avons également remarqué que la carcinogenicité est généralement monophylétique, donc issue d'un ancêtre commun. L'arbre phylogénétique inféré est le premier basé sur les génomes entiers, ce qui a permis d'étudier la variabilité des topologies de gènes par rapport à celle du génome. Pour la bactérie Neisseria Meningitidis nous avons montré qu'il est possible de syntoniser les fonctions de discrimination, pour établir la différence entre les régions responsables du maximum d'invasivité et celles qui ont un rôle structural dans ce processus, détection des structures moléculaires connues (i.e. les anses extra cellulaires, dans notre cas). Les résultats de nos travaux ont permis la mise à la disposition de la communauté internationale de deux bases de données, pour le VPH et le Neisseria, respectivement. Ces bases contiennent des régions candidates à être analysées en laboratoire par des biologistes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Algorithme pour la détection des régions carcinogènes, Événements évolutionnaires, Analyse de redondance, Arbre phylogénétique, Conception de vaccin, Mutations, Invasivité, Neisseria Meningitidis, Virus du papillome humain.