Pseudomonas aeruginosa SST235 high-risk clone has unique adaptive response mechanisms to colistin stress
Pseudomonas aeruginosa ST235 yüksek riskli klonu kolistin stresine karşi eşsiz adaptif yanıt mekanizmalarina sahiptir
- Tez No: 753706
- Danışmanlar: PROF. DR. FÜSUN CAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Enfeksiyonlar, Klonlama, Kolistin, Piyoverdin, Pseudomonas aeruginosa, Tolerom, Transkriptomlar, İlaçlara direnç, İlaçlara direnç-mikrobiyal, İlaçlara direnç-çoklu, Infections, Cloning, Colistin, Pyoverdine, Pseudomonas aeruginosa, Tolerome, Transcriptomics, Drug resistance, Drug resistance-microbial, Drug resistance-multiple
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa) ST235 yüksek riskli klonunun yayılması halk sağlığı için bir tehdit oluşturmaktadır. Antimikrobiyal dirençte görülen yüksek artış, P.aeruginosa enfeksiyonları için tedavi seçeneklerini sınırlı hale getirmiştir. Çalışmamızda kolistin dirençli P.aeruginosa'nın metagenomik ve transkriptomik yanıtlarını tespit ederek, çoklu ilaca dirençli ST235 P.aeruginosa enfeksiyonlarına karşı yeni tedavi yaklaşımları için antivirülent ve antimikrobiyal yeni hedef bölgeleri belirlemeyi amaçladık. Çalışma iki kısımda gerçekleştirilmiştir. İlk kısımda kolistin dirençli P.aeruginosa enfeksiyonu tanısı alan 27 hasta dirençli kohorta dahil edilmiştir. İkinci kısımda ise boylamsal çalışmaya kolistin duyarlı P.aeruginosa tanısı alan iki hasta dahil edilmiştir. Yüksek kolistin konsantrasyonları altında kolistin tolerans/persistan hücreler indüklenmiştir. Virülans genleri ve persister oluşumu ile ilgili genler analiz edilmiştir. Sekans tipini ve tek nükleotid polimorfizmini (SNP) belirlemek için metagenomik analizler yapılmıştır. Değişen mekanizmaları tespit etmek amacıyla transkriptomik analizler yapılmıştır. Tüm testler Illumina HiseqXten/Novaseq dizileme platformu ile gerçekleştirilmiştir. Dış membran porin protein ekspresyon seviyeleri immünoblotlama ile çalışılmıştır. İzolatların virülans skorları in vivo Caenorhabditis elegans (C. elegans) fertilite modeli ile belirlenmiştir. ST235 ile enfekte olgularda ölüm oranının (%81.8), ST235 olmayan olgulara (%36.4) göre anlamlı derecede yüksek olduğunu gözlemlendi (p=0.0237). Moleküler analiz sonucunda, ST235 klonlarının sırasıyla pvdA, pvdD, pvdJ ve pvdL'nin piyoverdin biyosentez genlerinde amino asit değişimlerine sahip olduğunu tespit edildi. Ayrıca, NONST235'e kıyasla ST235 klonlarında pvdD ve pvdJ genleri ekspresyon seviyelerinde azalma tespit edildi (p=0.0004). Ancak, piyoverdin salgılanması ST235'te diğer klonlardan önemli ölçüde farklı olmadığı tespit edildi (59.996'ya karşı 74.112 rfu/OD). Boylamsal çalışmada, metagenomik analiz, toleranslı hücrenin, tolerans ile ilişkili genlerde duyarlı ve dirençli izolatlarla genotipik olarak aynı mutasyonlara sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, transkriptomik çalışmalar, tolerans hücrelerinin duyarlı ve dirençli hücrelere göre daha fazla DNA/onarım/SOS gen anlatımı olduğu tespit edildi. Ayrıca tolerans hücreleri, duyarlı ve dirençli izolatlara kıyasla yüksek ((p)ppGpp sentez geni relA ekspresyonuna sahip olduğu tespit edilmiştir. Kolistin dirençli P.aeruginosa ST235 klonu, diğer klonlardan tamamen farklı piyoverdin sistemlerine sahiptir. Piyoverdine'deki bu modifikasyonlar, ST235 klonunun yüksek virülansına katkıda bulunduğu ve anti-virülans tedavisi için bir hedef olarak kullanılabilir hale geldiği düşünülmektedir. DNA onarım/SOS yanıt geninin yüksek gen anlatımı, genotipte değişiklik olmaksızın kolistine toleranslı hücrelerin oluşumunu tetiklendiğini göstermiştir. Kolistin duyarlı izolatlarda meydana gelen tolerom oluşumu, kolistin direncinin gelişmesinde önemli rol oluşturmaktadır. Tolerant gelişiminin önlenmesi, direncin ortaya çıkmasını geciktirmek için yeni bir strateji sunabilir.
Özet (Çeviri)
The dissemination of Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa) ST235 high-risk clone is a public health threat. The emergence of antimicrobial resistance limits treatment options for P.aeruginosa infections. We aimed to identify new target sites for anti-virulent and antimicrobial therapy for multidrug-resistant ST235 P.aeruginosa infections by exploring metagenomic and transcriptomic responses of colistin-resistant P.aeruginosa. The study was performed in two stages. The twenty-seven patients diagnosed with colistin-resistant P.aeruginosa infection were included in the first resistant cohort. Secondly, two patients diagnosed with colistin-susceptible P.aeruginosa were included in the longitudinal study, and colistin tolerant/persister cells were induced under high colistin concentrations. The virulence genes and the genes related to persister formation were analyzed. Metagenomic analyses were performed to determine sequence type and the single nucleotide polymorphism (SNP). RNAseq was conducted to illuminate altered pathways. All assays were performed with Illumina HiseqXten/Novaseq sequencing platform. Outer membrane porin protein expression levels were studied with immunoblotting. The virulence scores of the isolates were determined by in vivo Caenorhabditis elegans (C. elegans) fertility model. We observed that the mortality rate was significantly higher in the cases infected with ST235 (81.8%) than in non-ST235 cases (36.4%) (p=0.0237). Molecular analysis showed that ST235 clones had amino acid substitutions in the pyoverdine biosynthesis genes of pvdA, pvdD, pvdJ, and pvdL, respectively. Besides, pvdD and pvdJ genes were downregulated in ST235 clones compared to NONST235 (p=0.0004). However, pyoverdine secretion was not significantly different in ST235 than the other clones (59.996 vs. 74.112 rfu/OD). In the longitudinal study, the metagenomic analysis presented that tolerant cell had genotypically the same missense mutations as susceptible and resistant isolates in persister-related genes. However, transcriptomic studies illuminated that tolerance cells expressed more DNA/repair/SOS response protein repair and stringent response genes than susceptible and resistant cells. Moreover, tolerance cells had the highest ((p)ppGpp synthesis gene relA expression compared to susceptible and resistant isolates. Colistin-resistant P.aeruginosa ST235 had completely different pyoverdine systems than other clones. These modifications in pyoverdine could contribute to the high virulence of the ST235 clone and should be considered as a target for anti-virulence therapy. The upregulation of the DNA repair/SOS response gene triggers the formation of colistin tolerant cells without alteration in genotype. Tolerome formation occurring in colistin susceptible isolates may play a significant role in the development of colistin resistance. Preventing the development of tolerance may offer a new strategy for delaying the emergence of resistance.
Benzer Tezler
- Boğazdan izole edilen coliform bakterilerin B- laktamaz enzim aktivitelerinin tesbit edilmesi ve B-laktamaz pozitif coliformların penisilinetkisinin inaktivasyonunun in vitro deneylerle gösterilmesi
The Detection of beta-lactamasa activity of coliform bacteria isolated from th roat cultures and slovving the inactivation of penicilin by this beta lactamase produced by this caliform organisms
GÜVEN URAZ
Doktora
Türkçe
1986
MikrobiyolojiGazi ÜniversitesiGenel Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN BERKMAN
- Pseudamanas syringae ve pathavarlarının tanılanmalarında biyokimyasal ve morfolojik özelliklerin belirlenmesi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
A.ALEV GÖKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatEge ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİKMET SAYGILI
- Antalya ili domates alanlarında bakteriyel hastalıklar üzerinde araştırmalar
An Investigation on the bacterial diseases of tomato in Antalya
ERDEM KAHVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatAnkara ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH GÜRCAN
- 100 kronik süpüratif otitis media'lı olguda kültür ve antibiyogram sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
SELAMİ GÖKOĞLU
- 1984-1985-1986 yıllarında izole edilen idrar yolu enfeksiyon etkenleri ve değişik kemoterapötiklere duyarlılıkları
The Sensitivity of causitive agents isolated from the urinary tract infections against different chemotherapeutics
FÜSUN ÖZYAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
MikrobiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEDİM ÇAKIR