为什么选用16SrDNA进行细菌鉴定？

检验医师

为什么选用16SrDNA进行细菌鉴定？

　　1、16S rRNA 普遍存在于原核生物中。 rRNA 参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物都必不可少的，而且在生物进化的漫长历程中保持不变，可看作为生物演变的时间钟。
　　2、在 16S rRNA 分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究。
　　3、16S rRNA 的相对分子量大小适中，约 1540 个核苷酸，便于序列分析。
　　4、可变区序列因细菌不同而异，恒定区序列基本保守，所以可利用恒定区序列设计引物，将16S rDNA片段扩增出来，利用可变区序列的差异来对不同菌属、菌种的细菌进行分类鉴定。
　　16S rDNA是细菌的系统分类研究中最有用的和最常用的分子钟，其种类少，含量大（约占细菌RNA含量的80%），分子大小适中，存在于所有的生物中，其进化具有良好的时钟性质，在结构与功能上具有高度的保守性，素有“细菌化石”之称。在大多数原核生物中rDNA都具有多个拷贝，5S、16S、23S rDNA的拷贝数相同。16S rDNA由于大小适中，约1.5Kb左右，既能体现不同菌属之间的差异，又能利用测序技术较容易地得到其序列，故被细菌学家和分类学家接受。
　　随着分子生物学及相关实验技术的不断进步，核酸序列测定得到飞速发展和广泛应用，细菌的分类鉴定也从传统的表型、生化鉴定，发展到依据特定基因序列甚至全基因组序列进行分型鉴定，包括DNA杂交、rDNA指纹图谱、16S rDNA序列分析、全基因组序列分析等。而由于16S rDNA是原核生物所特有的共有性序列，为核糖体中30S亚基（小亚基）的组成部分，其相对分子质量适中，约含1540个核苷酸，便于分析，且既含有高度保守区域，又含有高变区域，不同种属间存在一定差异，因此常被用来作为分类鉴定，进化分析和溯源的重要依据，自Carl Woese首次用于菌种进化鉴定后利用16S rDNA可变区段差异对细菌进行分类已成为分类鉴定的经典方法。目前，传统方法是利用通用引物扩增其对应的核心500 bp或全长序列进行测序，与数据库中的16S rDNA序列进行比较，确定其分类或进化位置。随着高通量测序技术的出现，16S rDNA的深度测序被广泛用来作为样本菌群构成分析的重要方法和手段，主要应用于环境和人体菌群宏基因组研究，且是针对未知病原微生物的快速检测的重要备选方案。
　　国际上三大核酸序列数据库EMBL、GenBank 和DDBJ中存储了丰富的16S rDNA数据（此3个数据库数据共享），包含所有已提交的16S rDNA序列，但存在大量冗余信息。一些专门机构，如美国密歇根州立大学构建了RDP（Ribosomal Database Project-Ⅱ）库 ,提供了141万条小亚基序列，比利时安特卫普大学建立的比利时根特数据库收集了6000多种小亚基序列，都提供了大量的16S rDNA数据。这些序列已被广泛应用于微生物宏基因组分析研究，对了解人体和环境样本中的复杂细菌成分组成起到了重要作用 .然而，这些数据为世界各地的实验室在不同的研究中所获得，数据质量和一致性均存在一定差异，存在大量冗余数据，且绝大多数未经过实验再次确认，有可能存在错误，为未知病原菌的筛查和分类鉴定带来了困难，大大增加了筛查所需时间及工作量。因此，整合构建准确的、完善的细菌16S rDNA数据库系统，建设方便实用的自动化网络分析平台对于传染病预防控制及感染性疾病的临床诊疗过程中应用16S rDNA来进行细菌分类鉴定具有重要意义。