Сравнительный анализ потенциальных детерминант резистентности к аминогликозидам у штаммов Burkholderia pseudomallei с различным уровнем чувствительности к гентамицину

Цель – поиск и сравнительный анализ потенциальных детерминант резистентности к аминогликозидам у чувствительных к гентамицину штаммов Burkholderia pseudomallei.

Материалы и методы. Проведен биоинформатический анализ шотган полногеномных сиквенсов трех чувствительных к гентамицину штаммов возбудителя мелиоидоза.

Результаты и обсуждение. Возбудитель мелиоидоза естественно резистентен к аминогликозидам, и этот признак является диагностическим, однако встречаются штаммы, полностью или частично утратившие его. Такие штаммы при классической схеме выделения и идентификации, как правило, не учитываются. При этом значимых отличий в клинических проявлениях мелиоидоза при инфицировании резистентными и чувствительными к гентамицину штаммами не обнаружено. У исследованных штаммов, принадлежащих к трем разным сиквенс-типам (ST70, ST948 и ST1566), обнаружены точечные миссенс-мутации в генах трех эффлюкс-насосов семейства RND: AmrAB-OprA, BpeAB-OprB и BpeEF-OprC – и одного с неизвестными функциями, а также в гене аминогликозид-6’-N-ацетилтрансферазы AAC(6’)-III. У всех трех штаммов обнаружены аминокислотные замены в периплазматическом адаптере AmrA: ARG160SER, Arg116Gln и Gly237Arg, Thr317Lys. У умеренно чувствительных штаммов (ST948 и ST1566) обнаружена идентичная замена Val222Met в репрессоре оперона AmrAB-OprA – AmrR. Возможно, что у исследованных штаммов промежуточный уровень чувствительности к гентамицину опосредован конститутивной экспрессией оперона AmrAB-OprA, что частично компенсирует выявленные структурные дефекты. Также не исключена вероятность участия в утрате резистентности к гентамицину динуклеотидной делеции в гене аминогликозид-6’-N-ацетилтрансферазы AAC (6’)-III, а также обнаруженных мутаций у гомологов периплазматического адаптера (BPSL2234) неохарактеризованного эффлюкс-оперона семейства RND. 

1. Trunck L.A., Propst K.L., Wuthiekanun V., Tuanyok A., Beckstrom-Sternberg S.M., Beckstrom-Sternberg J.S., Peacock S.J., Keim P., Dow S.W., Schweizer H.P. Molecular basis of rare aminoglycoside susceptibility and pathogenesis of Burkholderia pseudomallei clinical isolates from Thailand. PLoS Negl. Trop. Dis. 2009; 3(9):e519. DOI: 10.1371/journal.pntd.0000519.

2. Podin Y., Sarovich D.S., Price E.P., Kaestli M., Mayo M., Hii K., Ngian H., Wong S., Wong I., Wong J., Mohan A., Ooi M., Fam T., Wong J., Tuanyok A., Keim P., Giffard P.M., Currie B.J. Burkholderia pseudomallei isolates from Sarawak, Malaysian Borneo, are predominantly susceptible to aminoglycosides and macrolides. Antimicrob. Agents Chemother. 2014; 58(1):162–6. DOI: 10.1128/AAC.01842-13.

3. Sia T.L.L., Mohan A., Ooi M.H., Chien S.L., Tan L.S., Goh C., Pang D.C.L., Currie B.J., Wong J.S., Podin Y. Corrigendum to: Epidemiological and clinical characteristics of melioidosis caused by gentamicin-susceptible Burkholderia pseudomallei in Sarawak, Malaysia. Open Forum Infect. Dis. 2022; 9(2):ofab653. DOI: 10.1093/ofid/ofab653.

4. Mohan A., Podin Y., Tai N., Chieng C.H., Rigas V., Machunter B., Mayo M., Wong D., Chien S.L., Tan L.S., Goh C., Bantin R., Mijen A., Chua W.Y., Hii K.C., Wong S.C., Ngian H.U., Wong J.S., Hashim J., Currie B.J., Ooi M.H. Pediatric melioidosis in Sarawak, Malaysia: Epidemiological, clinical and microbiological characteristics. PLoS Negl. Trop. Dis. 2017; 11(6):e0005650. DOI: 10.1371/journal.pntd.0005650.

5. Moore R.A., DeShazer D., Reckseidler S., Weissman A., Woods D.E. Efflux-mediated aminoglycoside and macrolide resistance in Burkholderia pseudomallei. Antimicrob. Agents Chemother. 1999; 43(3):465–70. DOI: 10.1128/AAC.43.3.465.

6. Viktorov D.V., Zakharova I.B., Podshivalova M.V., Kalinkina E.V., Merinova O.A., Ageeva N.P., Antonov V.A., Merinova L.K., Alekseev V.V. High-level resistance to fluoroquinolones and cephalosporins in Burkholderia pseudomallei and closely related species. Trans R. Soc. Trop. Med. Hyg. 2008; 102 Suppl 1:S103–10. DOI: 10.1016/S0035-9203(08)70025-7.

7. Bugrysheva J.V., Sue D., Gee J.E., Elrod M.G., Hoffmaster A.R., Randall L.B., Chirakul S., Tuanyok A., Schweizer H.P., Weigel L.M. Antibiotic resistance markers in Burkholderia pseudomallei strain Bp1651 identified by genome sequence analysis. Antimicrob. Agents Chemother. 2017; 61(6):e00010–17. DOI: 10.1128/AAC.00010-17.

8. Chaisson M.J., Pevzner P.A. Short read fragment assembly of bacterial genomes. Genome Res. 2008; 18(2):324–30. DOI: 10.1101/gr.7088808.

9. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvorkin M., Kulikov A.S., Lesin V.M., Nikolenko S.I., Pham S., Prjibelski A.D., Pyshkin A.V., Sirotkin A.V., Vyahhi N., Tesler G., Alekseyev M.A., Pevzner P.A. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J. Comput. Biol. 2012; 19(5):455–77. DOI: 10.1089/cmb.2012.0021.

10. Tatusova T., DiCuccio M., Badretdin A., Chetvernin V., Nawrocki E.P., Zaslavsky L., Lomsadze A., Pruitt K.D., Borodovsky M., Ostell J. NCBI prokaryotic genome annotation pipeline. Nucleic Acids Res. 2016; 44(14):6614–24. DOI: 10.1093/nar/gkw569.

11. Waterhouse A., Bertoni M., Bienert S., Studer G., Tauriello G., Gumienny R., Heer F.T., de Beer T.A.P., Rempfer C., Bordoli L., Lepore R., Schwede T. SWISS-MODEL: homology modelling of protein structures and complexes. Nucleic Acids Res. 2018; 46(W1):W296–W303. DOI: 10.1093/nar/gky427.

12. Podnecky N.L., Rhodes K.A., Schweizer H.P. Efflux pumpmediated drug resistance in Burkholderia. Front. Microbiol. 2015; 6:305. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00305.

13. Chan Y.Y., Tan T.M., Ong Y.M., Chua K.L. BpeAB OprB, a multidrug efflux pump in Burkholderia pseudomallei. Antimicrob. Agents Chemother. 2004; 48(4):1128–35. DOI: 10.1128/AAC.48.4.1128-1135.2004.

14. Podnecky N.L., Wuthiekanun V., Peacock S.J., Schweizer H.P. The BpeEF-OprC efflux pump is responsible for widespread trimethoprim resistance in clinical and environmental Burkholderia pseudomallei isolates. Antimicrob. Agents Chemother. 2013; 57(9):4381–6. DOI: 10.1128/AAC.00660-13.

15. Nehme D., Li X.Z., Elliot R., Poole K. Assembly of the MexAB-OprM multidrug efflux system of Pseudomonas aeruginosa: identification and characterization of mutations in mexA compromising MexA multimerization and interaction with MexB. J. Bacteriol. 2004; 186(10):2973–83. DOI: 10.1128/JB.186.10.2973-2983.2004.

16. Mima T., Schweizer H.P. The BpeAB-OprB efflux pump of Burkholderia pseudomallei 1026b does not play a role in quorum sensing, virulence factor production, or extrusion of aminoglycosides but is a broad-spectrum drug efflux system. Antimicrob. Agents Chemother. 2010; 54(8):3113–20. DOI: 10.1128/AAC.01803-09.

17. Rosenberg E.Y., Ma D., Nikaido H. AcrD of Escherichia coli is an aminoglycoside efflux pump. J. Bacteriol. 2000; 182(6):1754–6. DOI: 10.1128/JB.182.6.1754-1756.2000.