Genetic and phenotypic characterisation of an ABC transporter system implicated in narasin resistance of Enterococcus faecium
Master thesis
View/ Open
Date
2017Metadata
Show full item recordCollections
- Master's theses (KBM) [932]
Abstract
Antibiotic resistant strains of bacteria are increasingly prevalent all over the world. Better understanding of the resistance occurrence and spread is needed to stop this development. A narasin (Nar) resistance gene was recently discovered on the same plasmid as a vancomycin (Van) resistant gene (Nar/vanA plasmid). This study sought to examine the relationship between the ionophore coccidiostat Nar used in rearing of broiler chicken and the clinically important antibiotic vancomycin and initiate the characterization of the molecular mechanism of Nar resistance.
Strains of Enterococcus faecium (E. faecium) isolated from Norwegian poultry production had previously been examined for the presence of the Nar resistance genes (encoding an ATPase and ABC transporter) of the Nar operon). The Nar operons from a subset of these strains were sequenced and analysed for differences in nucleotide and amino acid sequences. Strains with varying Nar resistance were also screened for resistance of four ionophores currently authorised for use in Norway. Nine different Nar operons were also introduced into separate cells of Escherichia coli (E. coli) DH5 and the drug-hypersensitive E. coli DH5 acrAB and cross-resistance were determined by screening a panel of antibiotics. Lastly, an experiment was designed to determine if a selective pressure of Nar could enhance conjugational transfer of the Nar/vanA plasmid between strains of E. faecium.
Translated ATPase and ABC transporter differed only at three and one amino acid positions, respectively, when compared to the consensus sequence. These differences did not seem to explain the variation in Nar resistance. No cross-resistance was found between the antimicrobials for E. coli DH5 nor the E. coli DH5 acrAB carrying their individual Nar operons. Results indicate that there is a correlation between resistance to Nar, and the ionophores Salinomycin and Maduramicin, but not Monensin and Lasolacid. Findings also suggest that a reduced Nar susceptibility can be co-transferred with the vanA resistance gene without the selective pressure of Nar.
Indeed, use of Nar may have taken part, and may still take part in the persistence of Van resistance in enterococci if introduced back into rearing practices. Yet, further research is necessary. Antibiotika resistente bakterier er i økende antall over hele verden, og det er ansett for å være et økende samfunnsmedisinsk problem. Bedre forståelse av spredningen og forekomsten er nødvendig for å kunne stoppe denne utviklingen. Et narasin (Nar) resistensgen ble nylig funnet på et plasmid sammen med et vancomycin (Van) resistensgen (Nar/vanA plasmid). Denne studien ønsket å undersøke forholdet mellom den ionofore koksidiostaten Nar, brukt i produksjonen av slaktekyllling, og det klinisk viktige antibiotikumet vancomycin, og samtidig initiere karakteriseringen av de molekylære mekanismene bak Nar resistens.
Bakteriestammer av Enterococcus faecium (E. faecium), isolert fra norsk kylling produksjon hadde tidligere blitt undersøkt for tilstedeværelsen av Nar resistensgenene (som koder for en ATPase og ABC transporter) i Nar operonet. Nar operonet fra en undergruppe av stammene ble sekvensert og analysert for forskjeller i nukleotid og aminosyre sekvensene. Stammer med varierende Nar resistens ble i tillegg undersøkt for resistens mot fire andre ionoforer tillatt for bruk i Norge. Ni forskjellige Nar operon ble også klonet og introdusert inn i individuelle celler av Escherichia coli (E. coli) DH5a og hypersensitiv E. coli DH5a DacrAB, og kryss-resistens ble undersøkt mot et panel av antibiotika. Et eksperiment ble designet for å finne ut om et selektivt press fra Nar kan øke overføringen av Nar/vanA plasmidet mellom to stammer av E. faecium.
Når sammenlignet med konsensussekvensen varierte proteinene fra ABC transporteren og ATPasen på henholdsvis én og tre posisjoner i aminosyrekjeden. Disse forskjellene så ikke ut til å kunne forklare variasjonene i stammenes Nar resistens. Ingen kryss-resistens ble funnet mellom panelet av antibiotika for E. coli DH5a eller E. coli DH5a DacrAB med deres individuelle Nar operon. Resultatene indikerte også at det er en sammenheng mellom resistens for Nar, og ionoforene Salinomycin og Maduramicin, men ikke for Monensin og Lasolacid. Funn tyder også på at redusert Nar mottakelighet kan overføres med vanA resistensgenet uten selektivt press fra Nar.
Bevis tyder på at Nar kan ha på påvirket, og kan fortsatt påvirke forekomsten av resistens mot Van i enterococci hvis antibiotikumet er reintrodusert i fôret til kylling. Men, videre forskning er nødvendig