Análisis de los mecanismos asociados a la estabilización y persistencia del plásmido tipo ColRNAI_blaKPC-2 del aislamiento clínico de Klebsiella pneumoniae 33Kpn12

Resumen

Los aislamientos de Klebsiella pneumoniae productores de carbapenemasas tipo KPC (KPC-Kp) constituyen una de las enterobacterias con mayor relevancia clínica debido a su alto grado de resistencia frente a los carbapenémicos y sus limitadas líneas de tratamiento. En Colombia, la gran circulación de variante alélica blaKPC-2 en enterobacterias, se ha atribuido principalmente a procesos de transferencia horizontal de genes mediada por una variedad de plásmidos movilizables y conjugativos; por lo que el estudio de los mecanismos que favorecen la estabilidad y permanencia de estos plásmidos portadores del gen blaKPC-2 en aislamientos clínicos, resulta de gran interés para comprender su papel en la diseminación de la resistencia a antibióticos en el país. Recientemente en el Laboratorio de Genética Molecular Bacteriana identificó al nuevo transposón Tn6454 movilizando blaKPC-2 en el aislamiento clínico de Klebsiella pneumoniae 33Kpn12 (ST504), asociado a una estructura de ADN plasmídica de tipo ColRNAI. En el presente estudio se analizaron los mecanismos asociados a la estabilidad y persistencia de este plásmido tipo ColRNAI_blaKPC-2, con el fin de investigar los procesos que podrían promover el mantenimiento de este plásmido ahora con el Tn6454, y las características genéticas estructurales que pueden tener implicaciones en la diseminación de genes de resistencia. Se realizó una identificación in sílico de los elementos genéticos asociados a estabilidad mediante un análisis BLASTn y BLASTp en las bases de datos del NCBI, PlasmidFinder, Uniprot, TAFinder, entre otras. Estos análisis permitieron identificar regiones altamente conservadas implicadas en la estabilidad tales como (i) un sistema de regulación de número de copias mediado por un ARN antisentido, (ii) un sistema Toxina-Antitoxina tipo II, (iii) funciones de exclusión de membrana mediadas por proteínas de exclusión y (vi) un grupo de proteínas bacteriocinas involucradas en procesos de competencia. Adicionalmente, se realizó un ensayo de estabilidad mediante crecimientos seriales, en el que se evidenció que el plásmido tipo ColRNAI_blaKPC-2 es altamente estable en la cepa hospedadora durante 15 días en ausencia de antibiótico. Este trabajo constituye el primer reporte de estabilidad en este tipo de plásmidos ColRNAI y dada su relevancia clínica y epidemiológica, se sugiere que este plásmido puede ser un participante activo en la diseminación de blaKPC en K. pneumoniae.

Descripción

Abstract

Klebsiella pneumoniae isolates producing KPC-type carbapenemases (KPC-Kp) constitute one of the most clinically relevant enterobacteriaceae due to their high degree of resistance against carbapenems and their limited lines of treatment. In Colombia, the large circulation of the blaKPC-2 allelic variant in enterobacteria has been attributed mainly to horizontal gene transfer processes mediated by a variety of mobilizable and conjugative plasmids; Therefore, the study of the mechanisms that favor the stability and permanence of these plasmids that carry the blaKPC-2 gene in clinical isolates is of great interest to understand their role in the dissemination of antibiotic resistance in the country. Recently, the Bacterial Molecular Genetics Laboratory identified the new transposon Tn6454 mobilizing blaKPC-2 in the clinical isolate of Klebsiella pneumoniae 33Kpn12 (ST504), associated with a ColRNAI-type plasmid DNA structure. In the present study, the mechanisms associated with the stability and persistence of this ColRNAI_blaKPC-2 type plasmid were analyzed, in order to investigate the processes that could promote the maintenance of this plasmid now with Tn6454, and the structural genetic characteristics may have implications in the dissemination of resistance genes. An in silico identification of the genetic elements associated with stability was carried out by means of a BLASTn and BLASTp analysis in the databases of the NCBI, PlasmidFinder, Uniprot, TAFinder, among others. These analyzes made it possible to identify highly conserved regions involved in stability such as (i) a copy number regulation system mediated by an antisense RNA, (ii) a type II toxin-antitoxin system, (iii) mediated membrane exclusion functions. by exclusion proteins and (vi) a group of bacteriocin proteins involved in competition processes. Additionally, a stability test was performed using serial growths, in which it was evidenced that the ColRNAI_blaKPC-2 type plasmid is highly stable in the host strain for 15 days in the absence of antibiotic. This work constitutes the first report of stability in this type of ColRNAI plasmids and given its clinical and epidemiological relevance, it is suggested that this plasmid may be an active participant in the dissemination of blaKPC in K. pneumoniae.

Palabras clave

Estabilidad, Persistencia, Plásmidos, ColRNAI, Klebsiella pneumoniae

Keywords

Stability, Persistence, Plasmids, ColRNAI, Klebsiella pneumoniae

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