Análisis genómico comparativo de aislamientos de Providencia rettgeri que transportan el gen blaNDM provenientes de un hospital de méxico
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Resumen
La amplia diseminación de la metalo-β-lactamasa de Nueva Delhi (NDM) entre enterobacterias ha generado problemas en los sistemas de salud. Aunque se considera que el gen blaNDM se originó en Acinetobacter baumannii, aún no es claro cómo fue su transferencia a Enterobacterales en donde ha tenido mayor impacto y a la que pertenece Providencia rettgeri. En el 2017, el Laboratorio de Genética Molecular Bacteriana (LGMB), a partir de un aislamiento clínico de P. rettgeri de un hospital de México, reportó el plásmido p06-1619-NDM, una variante del plásmido pNDM-BJ01-like, propio de Acinetobacter spp., e interesantemente, dicho plásmido presentó mayor estabilidad en P. rettgeri, sugiriendo que esta enterobacteria podría tener un papel clave en la diseminación del gen blaNDM. Por lo tanto, en este estudio, con el fin de entender el papel de P. rettgerri en la diseminación y movilización del gen blaNDM desde Acinetobacter a las distintas especies de enterobacterias, fueron analizados 19 aislamientos clínicos de P. rettgeri, provenientes de un estudio de vigilancia realizado por el Instituto de Salud Pública de México en alianza con el LGMB. Usando oligonucleótidos específicos y la información de los pulsotipos de los aislamientos obtenidos por PFGE, se realizó la caracterización molecular y filogenética de dichos aislamientos, por lo que se pudo establecer la presencia de al menos siete grupos clonales con diferencias genéticas asociadas al transposón Tn125. Con base en este resultado, se secuenció el genoma de seis de estos aislamientos usando las tecnologías de secuenciación NovaSeq y PacBio. Los resultados mostraron, que a pesar de que no existía ningún vínculo epidemiológico, los aislamientos secuenciados en este estudio presentaron relación filogenética, no solo con genomas de aislamientos mexicanos, sino también con genomas de países como China, Japón y Colombia. El análisis de las plataformas de movilización del gen blaNDM, permitió establecer la secuencia de tres nuevos plásmidos que portan este gen de resistencia. Se encontró, que estos plásmidos presentan relación con otros plásmidos reportados en P. rettgeri y en otras enterobacterias. Adicionalmente, los análisis de genómica comparativa resultaron en tres importantes hallazgos: I) La determinación de una nueva secuencia de inserción (ISPrre10) funcional, que además se identifica como una nueva plataforma de movilización del gen blaNDM por un mecanismo de transposición de tipo círculo rodante. II) La identificación de la IS6368 como una posible plataforma de movilización del gen blaNDM mediante unidades translocativas. III) La movilización de estos dos elementos genéticos móviles a plásmidos reportados en otras enterobacterias que convergen en P. rettgeri. En conjunto, estos resultados, sumados a lo reportado previamente, sugieren a P. rettgeri como un reservorio para la diseminación del gen blaNDM mediante nuevas plataformas que promueven su movilización y dispersión a otras enterobacterias de mayor impacto clínico.
Descripción
Abstract
The widespread of the New Delhi metallo-β-lactamase (NDM) in enterobacteria has brought problems to the health system. Although it is commonly accepted that blaNDM was originated in Acinetobacter baumannii, how this gene was transferred to the Enterobacterales, where it has had greater impact, remains unclear. In 2017, the Laboratorio de Genética Molecular Bacteriana (LGMB), identified the plasmid p06-1619-NDM in a clinical strain of Providencia rettgeri obtained from a mexican hospital. The plasmid p06-1619-NDM is highly similar to the Acinetobacter spp. pNDM-BJ01-like plasmids. It is stable in P. rettgeri and it constitutes the second report of a pNDM-BJ01-like plasmid in the Enterobacterales. This finding suggests that P. rettgeri could play an important role in the blaNDM gene dissemination from Acinetobacter to different species of Enterobacterales. Therefore, in order to understand the role of P. rettgeri in blaNDM gene dissemination and its mobilization from Acinetobacter to the Enterobacterales, in this work were analyzed 19 clinical isolates of P. rettgeri harboring the blaNDM gene coming from a surveillance study carried out by the Instituto de Salud Pública de México in alliance with the LGMB. Using specific oligonucleotides and the information of each strain’s pulsotype obtained by PFGE, a molecular and phylogenetic characterization of these isolates was performed.This analysis resulted in the identification of at least seven clonal groups with genetic differences associated with the Tn125 transposon. Using the above result, six isolates of P. rettgeri were selected to be sequenced using the NovaSeq and PacBio sequencing technologies. The sequencing results showed that, in spite of no epidemiological link among the sequenced isolates, these showed a phylogenetic relationship, not only with genomes from mexican isolates, but also with genomes from countries such as China, Japan and Colombia. The analysis of blaNDM mobilization platforms led to the finding of three new plasmids harboring this resistance gene. These plasmids showed association with other plasmids previously reported in P. rettgeri and in other Enterobacterales Additionally, comparative genomic analysis resulted in three important findings: I) It was determined a new functional insertion sequence (ISPrre10), associated to the blaNDM mobilization by means of a rolling-circle transposition mechanism. II) Identification of IS6368 as a key mobilization platform in P. rettgeri by means of intermediary translocatable units. III) Mobilization of these two elements toward plasmids previously reported in other enterobacteria and converging in P. rettgeri. In summary, these results, in addition to the previously reported information, suggest that P. rettgeri plays an important role as reservoir to the blaNDM dissemination by means of new platforms that boost its mobilization and spread to other Enterobacterales with greater clinical impact.
Palabras clave
Providencia rettgeri, blaNDM, pNDM-BJ01-like, ISPrre10
Keywords
Providencia rettgeri, blaNDM, pNDM-BJ01-like, ISPrre10
Temáticas
Genética -- Análisis
Enterobacteriaceae
Providencia rettgeri
Enterobacteriaceae
Providencia rettgeri