Caracterización molecular y funcional de genes del plásmido pUM505 que participan en resistencia a quinolonas y en virulencia

Abstract

Pseudomonas aeruginosa is part of the group of pathogens that cause most of the nosocomial diseases and that are also generators of multi-resistance to antibiotics, called ESKAPE. This opportunistic pathogen is capable of acquiring resistance and increasing its virulence, through horizontal gene transfer, mediated by mobile elements such as plasmids and genomic islands. The plasmid pUM505 was isolated from a clinical strain of P. aeruginosa, it has a pathogenicity island that presents a mosaic-like structure, which consists of blocks of genes related in sequence and organization to the PAPI-1 and PAPI-2 islands of P. aeruginosa PA14, a highly virulent clinical isolate. pUM505 was transferred to the P. aeruginosa strain PAO1, which resulted, on the one hand, in a four-fold increase in virulence and, on the other, an increase in the level of resistance to quinolones such as ciprofloxacin, norfloxacin and moxifloxacin. To try to identify the genes responsible for this resistance, our working group selected orfs 35, 36 and 37, to determine their role in resistance to quinolones, finding that these orfs confer resistance to ciprofloxacin and levofloxacin, probably by a system of expulsion, when they are transferred to the Escherichia coli J53-2 strain, which does not occur when they are transferred to the P. aeruginosa PAO1 strain, these results suggested that the participation of additional genes is necessary to confer resistance. In this work it was determined that orfs 35, 36 and 37 are part of a 9-gene operon that includes orfs 34 to 42, an operon that is 9,218 bp in size.

Pseudomonas aeruginosa forma parte del grupo de patógenos causantes de la mayor parte de las enfermedades nosocomiales y que además son generadores de multiresistencia a antibióticos, denominado ESKAPE. Éste patógeno oportunista, es capaz de adquirir resistencia e incrementar su virulencia, a través de la transferencia horizontal de genes, mediada por elementos móviles como plásmidos e islas genómicas. El plásmido pUM505, fue aislado de una cepa clínica de P. aeruginosa, posee una isla de patogenicidad que presenta una estructura tipo mosaico, que consiste en bloques de genes relacionados en secuencia y organización a las islas PAPI-1 y PAPI-2 de P. aeruginosa PA14, un aislado clínico altamente virulento. pUM505 fue transferido a la cepa de P. aeruginosa PAO1, lo que resultó, por un lado, en un incremento de cuatro veces en la virulencia y por el otro, un aumento en el nivel de resistencia a quinolonas como ciprofloxacina, norfloxacina y moxifloxacina. Para tratar de identificar los genes responsables de esta resistencia, nuestro grupo de trabajo seleccionó a los orfs 35, 36 y 37, para determinar su papel en la resistencia a quinolonas, encontrando que estos orfs confieren resistencia ciprofloxacina y levofloxacina, probablemente por un sistema de expulsión, cuando son transferidos a la cepa de Escherichia coli J53-2, lo cual no ocurre al ser transferidos a la cepa P. aeruginosa PAO1, estos resultados sugirieron que es necesaria la participación de genes adicionales para conferir la resistencia. En este trabajo se determinó que los orfs 35, 36 y 37 forman parte de un operón de 9 genes que incluye a los orfs del 34 al 42, operón que tiene un tamaño de 9,218 pb.