如何寻找细菌的毒力因子？

我们之前的文章《如何挖掘微生物抗性基因？》已经有介绍过如何挖掘抗性基因，今天来介绍一下如何查找细菌的毒力因子。

毒力表示病原体致病能力的强弱，构成细菌毒力的物质称为毒力因子(virulent factor)，主要有侵袭力和毒素。病原菌在机体内定殖、突破机体的防御屏障、内化作用、繁殖和扩散，这种能力称为侵袭力。细菌毒素按其来源、性质和作用等的不同，可分为外毒素和内毒素两大类。

在大多数情况下，外毒素一般简称毒素。病原菌之所有能感染宿主并且在宿主环境中繁殖，通常就是依靠一系列的毒力因子之间相互协调作用起作用。所以研究病原菌的毒力因子，对于了解病原菌和宿主之间的相互作用有非常重要的作用。

那么这里我们可以推荐大家使用“病原菌毒力因子数据库”——VFDB（http://www.mgc.ac.cn/VFs/main.htm），这个数据库是中国医学科学院研发的，目前已经得到了国际上广泛的认可。

VFDB数据库收录了30个属500多种独立因子，如下图，第一列是属名，第二列是该属中种的数量，第三列是其中独立因子的数量，第四列是相关基因的数量。

点进VFDB数据库，最上一栏是它的功能栏，分别是主页、搜索（查找毒力因子或者进行blast）、统计（数据库收录的信息）、反馈（由于研究毒力因子是一个不断扩宽的领域，所以如果大家有更新或更正的信息的话，可以与数据库的负责人联系进行更新）、链接（其他相关的网站，一个是SHIBASE，是研究Shigella的数据库；另一个是GENOMECOMP，用于做比较基因组的网站）和网站联系人方式。

数据库主页

左边一栏是该数据库收录的30个属的细菌，点进去会有该属的毒力因子非常详细的描述。

该数据库的核心内容就在最上栏的SEARCH功能，下面我们详细讲述一下，该界面分了三个板块，分成了搜索、比对和查找三个部分。

第一部分的搜索功能，必须选择一个范围进行检索。

General information：包括由病原体引起的特征和疾病，以及每个属的一般信息；

Virulence factors：包括每个VFs（毒力因子）的名称、全名、特征、结构、功能和机制；

Pathogenicity islands：包含每个PAIs（毒力岛）的名称、全名、位置特征、表型和备注信息；

Gene：指每个VFs相关基因的名称和产物描述(包括位于PAIs中的基因)；

Comparative pathogenomics：引用与比较病原学数据集相关的所有VFs和相关基因的名称。

搜索的时候需要注意，搜索内容不区分大小写，如果需要搜索包含空格的复合信息，需要把搜索内容加上“”，比如搜索M protein，输入的时候应该写成“M protein”。

为了避免大量的随机匹配，搜索引擎会自动忽略长度小于3个字符的输入关键词。任何非单词的特殊字符，例如分号，都被搜索引擎视为无效，并将自动删除。

第二个部分就是比对功能，这里分为了两种，一种是常规的功能，和ncbi比对类似，有blastn、blastx等功能， 可以输入核酸序列或蛋白序列。

第二种是PSI（敏感度更高的蛋白序列与蛋白序列之间的比对）或PHI（可以在搜索的时候限定蛋白质的模式，只给出包含此模式的比对结果）的比对方式，这里输入的只能是蛋白序列。

第三部分查找功能，根据毒力因子的功能不同进行的分类。

Offensive virulence factors：进攻型毒力因子

Defensive virulence factors：防守型毒力因子

Nonspecific virulence factor：非特异性毒力因子

Regulation of virulence-associated genes：与独立相关的常规基因

点击Offensive virulence factors 分类下的Adherence，相关的毒力因子都会显示出来，第一列是毒力因子，第二列是来源，第三列是它的功能。

点击毒力因子Bap，界面就会跳到该毒力因子所属病原菌的详情页面。把参与病原菌的全部相关毒力因子都列了出来，分别介绍了相关基因、关键词、特点、示意图、功能和参考文献。

回到刚刚的界面，点击来源那一列的物种，A.baumannii，会展示该病原菌的常规信息、特点、致病性、基因组信息、参考文献、在该菌中的主要毒力因子（点击这些毒力因子，同样会跳转到介绍毒力因子的界面）和毒力相关基因在菌上的分布图。

毒力相关基因的环形图中，在圆形图中，每个ORF用一个小彩色条表示。不同颜色的彩条表示不同的COG的功能。外圆和内圈的位置分别代表了处于领先链和滞后链（leading and lagging strands）的基因。

需要注意的是，为了使每个ORF在图中可见和可点击，所以必须将它们与一定的边距分开，并放大一些“小”ORFs。因此，某些ORFs在地图上的位置，特别是在基因簇中的位置，可能会偏离它们在真实基因组中的精确位置。点击环形图中间的参考基因组，则可以连接到NCBI。

Tips：

自己操作比较麻烦？基迪奥微生物基因组测序服务已经全面提供VFDB数据预测以及结果分析，欢迎大家留言咨询~