Molekulárně genetická charakterizace vankomycin-rezistentních enterokoků

Bc. Karel Bubeníček, DiS.

Master's thesis

Molecular genetic characterization of vancomycin-resistant enterococci

Abstract:

Souhrn Cíle a hypotéza: Tato diplomová práce se zabývá studií plazmidů vankomycin-rezistentních enterokoků izolovaných z trusu amerických vran v letech 2012 až 2013. Hypotézou je, že v různých prostředích existuje jeden či více typů epidemiologicky významných vanA gen-nesoucích plazmidů, které jsou schopné se horizontálně šířit. Metody: Na základě metody PFGE byl detekován počet a velikost plazmidů ve vybraných izolátech vankomycin rezistentních E. faecium. Pomocí metody PCR byly izoláty podrobeny detekci genů replikáz, relaxáz a toxin antitoxin systému pro typizaci plazmidů z jednotlivých plazmidových rodin. Pomocí 19 primerů byly charakterizovány typy Tn1546. Výsledky: Z celkového počtu 12 testovaných, vankomycin rezistentních izolátů E. faecium, byl pomocí metody PFGE prokázán počet a velikost plazmidů: 2 izoláty obsahovaly 2 plazmidy (17 %), 3 izoláty obsahovaly 3 plazmidy (25 %), 5 izolátů obsahovalo 4 plazmidy (42 %) a 2 izoláty obsahovalo 5 plazmidů (17 %). Všechny izoláty (n=12) byly pak podrobenydetekci genů replikáz, relaxáz a toxin-antitoxin systému pro typizaci plazmidů z jednotlivých plazmidových rodin. RepA_N rodina plazmidů: geny charakterizující plazmidy příbuzné pRUM: rep17 u 11 izolátů (92%), u 5 izolátů (42%) byl detekován gen AxeTxe geny charakterizující plazmidy příbuzné pLG1: rep20 u 7 izolátů (58%) geny charakterizujcící plazmidy příbuzné pAD1: u 1 izolátu (8%) byl detekován gen relpAD1 Inc18 rodina plazmidů: geny charakterizující plazmidy příbuzné pIL501: gen rep1 zachycen v jednom případě (8%) geny charakterizující plazmidy příbuzné pRES25: Gen rep2 u dvou izolátů (17%) geny chrarakterizující plazmidy příbuzné pEF1: relpEF1 detekován u 11 izolátů (92%) pHTB rodina plazmidů: geny charakterizující plazmidy příbuzné pHTB: u 4 izolátů byl detekován gen Rep22 (33%) a u 2 izolátů (17 %) byl detekován gen relpHTB RCR rodina plazmidů: geny charakterizujcí plazmidy příbuzné pRI: u 8 izolátů (67%) byl pozitivní průkaz genu Rep14 a u 4 izolátů byl detekován gen relpRI.. Malé theta replikující se plazmidy: geny charakterizující plazmidy příbuzné pEF418: gen rep18a u dvou izolátů (17 %) geny charakterizující plazmidy příbuzné pB82: u 1 izolátu (8%) byl detekován gen rep18b geny charakterizující plazmidy příbuzné pCIZ2: u 9 testovaných izolátů (75%) byl prokázán gen relpCIZ2 Typy transpozonu Tn1546 Pomocí metody PCR byly charakterizovány typy Tn1546. U 4 izolátů (n=12; 33 %) byl chareakterizován Tn1546 jako typ F3. U jednoho izolátu (8 %) byl Tn1546 charakterizován jako typ F5, u jednoho izolátu (8 %) jako typ PP-16. 6 izolátů mělo netypovatelné Tn1546. S největší pravděpodpbností se jedná o nové, dosud nepopsané typy. Závěr: Jedná se o první studii plazmidů z vankomycin rezistentních izolátů E. faecium izolovaných z trusu amerických vran. Tyto výsledky zdůrazňují nejen vysoké zastoupení plazmidů v jednotlivých izolátech, ale také vysoké zastoupení genů s horizontálním přenosem.

Abstract:

Summary Objectives and hypothesis: This thesis concerns the study of plasmids of vancomycin- resistant enterococci isolated from feces of American crows in the years 2012 - 2013 period. The hypothesis is that, in various environments, there is one or more types of epidemiologically significant vanA gene-carrying plasmids that are capable of horizontally spread. Methods: Based on PFGE method the number and size of plasmids were detected in selected isolates of vancomycin-resistant E. faecium. Using PCR method the isolates were subjected to detection of genes of replicases, relaxases and toxin-antitoxin system of plasmid-bound resistance genes. Using 19 primers were characterized types of Tn1546. Results: Of the 12 tested vancomycin-resistant isolates of E. faecium the following number and size of plasmids was proven using PFGE method: 2 isolates contained two plasmids (17%), 3 isolates contained three plasmids (25 %), 5 isolates contained four plasmids (42 %) and 2 isolates contained five plasmids (17 %). All isolates (n = 12) were then subjected to the detection of genes of replicases, relaxases and toxin-antitoxin system for typing of plasmids from each plasmid families. RepA_N family of plasmids: genes characterizing plasmids related to pRUM: rep17 in 11 isolates (92 %), gene Axe-Txe was detected in 5 isolates (42 %) genes characterizing plasmids related to pLG1: rep20 in 7 isolates (58 %) genes characterizing plasmids related to pAD1: relpAD1 gene was detected in one isolate (8 %) Inc18 family of plasmids: genes characterizing plasmids related to pIL501: rep1 gene detected in one case (8 %) genes characterizing plasmids related to pRES25: rep2 gene in 2 isolates (17 %) genes characterizing plasmids related to pEF1: relpEF1 detected in 11 isolates (92 %) pHTB family of plasmids: genes characterizing plasmids related to pHTB: rep22 gene was detected in 4 isolates (33%) and in 2 isolates gene relpHTB was detected (17%) RCR family of plasmids: genes characterizing plasmids related to pRI: positive detection of Rep14 gene in 8 isolates (67%) and in 4 isolates relpRI gene was detected Small theta-replicating plasmids: genes characterizing plasmids related to pEF418 plasmids: rep18a gene in 2 isolates (17%) genes characterizing plasmids related to pB82: rep18b gene was detected in one isolate (8%) genes characterizing plasmids related to pCIZ2: relpCIZ2 gene was detected in 9 isolates tested (75%) Types of transposon Tn1546 Using the PCR method types of Tn1546 were characterized. In 4 isolates (n = 12; 33 %) Tn1546 was characterized as a F3 type. In one isolate (8 %) Tn1546 was characterized as a type F5, in one isolate (8 %) as a type PP-16. In 6 isolates Tn1546 was untypeable. Most likely these are new, yet unknown types. Conclusion: This is the first study of plasmids of vancomycin-resistant isolates E. faecium isolated from feces of American crows. These results emphasize not only a high proportion of plasmids in individual isolates, but also a high proportion of genes with horizontal transfer.

Keywords

Enterococcus faecium, vancomycin rezistentní, plazmid, gen, Tn1546

Keywords

Enterococcus faecium, vancomycin-resistant, plasmid, gene, Tn1546

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Vojtěch Rada, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Animal Science / Animal Science