Новости

Jun 29, 2023

Геномное и транскриптомное профилирование колоний фениксов

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 13726 (2022) Цитировать эту статью 694 Доступов 1 Цитирований 4 Подробности об альтметрических метриках Pseudomonas aeruginosa — грамотрицательная бактерия, ответственная за

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 13726 (2022) Цитировать эту статью

694 доступа

1 Цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Pseudomonas aeruginosa — грамотрицательная бактерия, вызывающая многочисленные инфекции человека. Ранее в ответ на высокие концентрации аминогликозидов были идентифицированы новые варианты, устойчивые к антибиотикам, известные как колонии феникса, а также варианты, подобные жизнеспособным, но некультивируемым (VBNC) колониям. В этом исследовании механизмы возникновения колоний фениксов и VBNC-подобных колоний были дополнительно изучены с использованием как полногеномного секвенирования, так и секвенирования РНК. Было обнаружено, что колонии Phoenix имеют однонуклеотидный полиморфизм (SNP) в гене PA4673, который, как предполагается, кодирует GTP-связывающий белок. Никаких SNP не было обнаружено в VBNC-подобных колониях по сравнению с популяцией-основателем. Секвенирование РНК не выявило изменений в экспрессии PA4673, но выявило множество дифференциально экспрессируемых генов, которые могут играть роль в возникновении колоний фениксов. Один из этих дифференциально экспрессируемых генов, PA3626, кодирует тРНК псевдоуридинсинтазу, нокаут которой приводит к полному отсутствию колоний фениксов. Хотя не сразу ясно, могут ли идентифицированные в этом исследовании гены иметь взаимодействия, которые еще не были выявлены, они могут способствовать пониманию того, как колонии фениксов могут возникать и выживать в условиях воздействия антибиотиков.

Pseudomonas aeruginosa — грамотрицательная бактерия, встречающаяся во всей природной среде. Как оппортунистический патоген, он чаще всего связан с инфекциями муковисцидоза (МВ), но также может присутствовать в хронических ранах и послеоперационных инфекциях1,2,3. P. aeruginosa использует образование биопленок, клеток-персистеров и развитие механизмов множественной лекарственной устойчивости, чтобы избежать уничтожения противомикробными агентами4,5,6,7. Было обнаружено, что в дополнение к этим механизмам толерантности и устойчивости к противомикробным препаратам P. aeruginosa быстро адаптируется к окружающей среде в контексте инфекции, что вызывает опасения по поводу снижения эффективности противомикробных препаратов в уничтожении P. aeruginosa8.

В предыдущем исследовании наша лаборатория выявила новый, толерантный к аминогликозидам фенотип P. aeruginosa, который мы назвали колониями феникса. Колонии фениксов способны выживать и процветать в среде, насыщенной антибиотиками. Однако после удаления из первоначальной среды с антибиотиками колонии фениксов возвращаются к уровню чувствительности к антибиотикам дикого типа9. Колонии Феникса отличаются от традиционной толерантности тем, что они способны поддерживать высокий уровень метаболической активности на протяжении всего воздействия антибиотиков, тогда как традиционная толерантность обычно является результатом медленного роста или снижения метаболизма. Кроме того, колонии феникса отличаются как от гетерорезистентных колоний, так и от клеток-персистеров. Используя профилирование популяционного анализа, традиционный метод выявления гетерорезистентности, было обнаружено, что колонии фениксов после изоляции гомогенно чувствительны к антибиотикам. Было также измерено, что концентрация тобрамицина в области появления колоний феникса примерно в десять раз превышает минимальную ингибирующую концентрацию (МПК), что предотвращает повторное пробуждение клеток-персистеров в момент появления колоний феникса10. В том же исследовании мы определили дополнительный фенотип, который был похож на фенотип жизнеспособных, но некультивируемых колоний (VBNCs11), однако эти «VBNC-подобные» колонии были способны расти в исходной среде антибиотиков, но не могли быть культивированы. в противном случае, включая культуры, содержащие тот же антибиотик9. Хотя значение этих фенотипов в клинических условиях в настоящее время неизвестно, вполне возможно, что колонии феникса или VBNC-подобные колонии могут приводить к хроническим или рецидивирующим инфекциям, подобно персистерным клеткам7. Более того, хотя кажется, что колонии фениксов появляются только в присутствии аминогликозидов9, молекулярные и генетические механизмы, приводящие к появлению колоний фениксов и появлению VBNC-подобных клеток, неизвестны. Понимание генетических изменений в этих клетках или изменений в экспрессии генов может позволить разработать более эффективные варианты профилактики или лечения хронических или рецидивирующих инфекций.