Análisis filogenético de las betalactamasas de espectro extendido (BLEE) en enterobacterias

Abstract

El vertiginoso ritmo de aparición de bacterias resistentes a antibióticos supone un reto de vital importancia para el tratamiento de enfermedades infecciosas, tanto en medicina humana como veterinaria. Las BLEE son enzimas directamente relacionadas con la resistencia frente a antibióticos ¿-lactámicos. Existe gran variedad de estas proteínas, siendo las más abundantes las familias TEM, SHV y CTX-M. Con este estudio se pretende realizar un análisis filogenético con distintas cepas de enterobacterias en función de las BLEE más comunes. Para ello se ha seleccionado una proteína representativa de cada grupo (TEM-12, SHV-5 y CTX-M-9). Además, se ha realizado un estudio de genómica comparada relacionando estas filogenias con las obtenidas a partir del gen ARNr 16S. Para finalizar se realizó un análisis para determinar la localización de dichos genes de resistencia. Se analizaron un total de 25 cepas para la proteína TEM-12, 29 para la proteína SHV-5 y 44 para la proteína CTX-M-9, siendo en su mayoría secuencias contenidas en plásmidos. Las comparaciones filogenéticas realizadas con las enzimas de interés parecen no presentar un patrón claro de las relaciones evolutivas existentes. Sin embargo, al comparar estos árboles con los obtenidos para el gen ARNr 16S se observan claras diferencias, que permiten intuir mecanismos de transferencia horizontal. En conclusión, con los análisis realizados, se puede establecer que las enzimas estudiadas están codificadas por una única unidad transcripcional transferida a través de plásmidos y en función del nicho que ocupa cada grupo bacteriano o el tipo de infección que produce.

El vertiginós ritme d'aparició de bacteris resistents a antibiòtics suposa un repte de vital importància per al tractament de malalties infeccioses, tant en medicina humana com veterinària. Les BLEE són enzims directament relacionats amb la resistència enfront d'antibiòtics ¿-lactámicos. Existeix gran varietat d'aquestes proteïnes, sent les més abundants les famílies TEM, SHV i CTX-M. Amb aquest estudi es pretén realitzar una anàlisi filogenètica amb diferents ceps de enterobacterias en funció de les BLEE més comunes. Per a això s'ha seleccionat una proteïna representativa de cada grup (TEM-12, SHV-5 i CTX-M-9). A més, s'ha realitzat un estudi de genòmica comparada relacionant aquestes filogènies amb les obtingudes a partir del gen ARNr 16S. Per a finalitzar es va realitzar una anàlisi per a determinar la localització d'aquests gens de resistència. Es van analitzar un total de 25 ceps per a la proteïna TEM-12, 29 per a la proteïna SHV-5 i 44 per a la proteïna CTX-M-9, sent en la seva majoria seqüències contingudes en plasmidis. Les comparacions filogenètiques realitzades amb els enzims d'interès semblen no presentar un patró clar de les relacions evolutives existents. No obstant això, en comparar aquests arbres amb els obtinguts per al gen ARNr 16S s'observen clares diferències, que permeten intuir mecanismes de transferència horitzontal. En conclusió, amb les anàlisis realitzades, es pot establir que els enzims estudiats estan codificades per una única unitat transcripcional transferida a través de plasmidis i en funció del nínxol que ocupa cada grup bacterià o el tipus d'infecció que produeix.

The increasement in the rate of antibiotic-resistant bacteria represents an important challenge for the treatment of infectious diseases, both in human and veterinary medicine. ESBLs are enzymes directly related to resistance against ¿-lactam antibiotics. There are many types of these enzymes, but the most abundant groups are TEM, SHV and CTX-M families. This study aims to determine the phylogenetic relationship between different strains of Enterobacteriaceae based on different ESBLs. The analysis was made using a representative enzyme from each of the most important groups of ESBLs (TEM-12, SHV-5 and CTX-M-9). A comparative genomic study has been carried out relating these phylogenies with those obtained from the 16S rRNA gene. A gene location analysis was carried out in order to determine the distribution of this resistance genes. A total of 25 strains were analysed for TEM-12, 29 strains for SHV-5 and 44 strains for CTX-M-9, many of these sequences were in plasmids. Phylogenetic comparisons made with these enzymes do not show a clear pattern of evolutionary relationships. However, when comparing these phylogenetic trees with those obtained with the 16S rRNA gene, clear differences are observed. Those alterations represent mechanisms of horizontal gene transmission. In conclusion, all the analyses carried out in this study prove that these enzymes are encoded by a single transcriptional unit which is transferred through plasmid. This transmission is related to the environmental conditions where each bacterium can live and the type of infection that it produces.