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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2017.tde-22092017-133433
Document
Author
Full name
Karla de Oliveira Pelegrino
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Sampaio, Jorge Luiz Mello (President)
Silva, Érica Chimara
Duarte, Alberto Jose da Silva
Ferrazoli, Lucilaine
Mimica, Marcelo Jenne
Title in Portuguese
Análise genômica comparativa entre cepas de Mycobacterium abscessus subsp. bollettii com perfis distintos de susceptibilidade ao glutaraldeído
Keywords in Portuguese
Desinfetantes
Fosfomicina
Genoma bacteriano
Mycobacterium
Plasmídeos
Resistência microbiana a medicamentos
Abstract in Portuguese
As micobactérias não tuberculosas (NTM) podem ser encontradas em diversos ambientes, como solo, sistemas aquáticos naturais, sistemas de abastecimento de água potável e também em eucariotos. As micobactérias de crescimento rápido são um subgrupo de NTM que têm prevalência significativa em infecções relacionadas a traumas cutâneos, procedimentos cirúrgicos vídeo-assistidos e em infecções pulmonares, sendo Mycobacterium abscessus a espécie mais relevante desse grupo. Durante um pseudo-surto de infecções pulmonares pós-broncoscopia, ocorrido na cidade de São Paulo em 2007, cepas de M. abscessus subsp. bolletii ("M. massiliense") pertencentes ao clone epidêmico BRA100 foram detectadas em amostras coletadas do único broncoscópio usado e em amostras de lavado broncoalveolar. Todas as cepas, com exceção da F1660, apresentaram tolerância ao glutaraldeído, uma característica marcante do clone BRA100. Foi realizado o sequenciamento completo do genoma utilizando-se o sistema Illumina com metodologia de pares casados e as sequências obtidas foram comparadas, com enfoque na análise de genes potencialmente envolvidos na tolerância ao glutaraldeído. Encontramos em ambas as cepas cromossomos com 4,6 Mpb, com 64% de conteúdo GC. As sequências de nucleotídeos possuem 99% de identidade entre si. Ambos os cromossomos possuem 4.616 sequências codificantes de proteínas. Elementos de profago, como proteínas de bacteriófagos, estão presentes nos cromossomos. Bem como diversos genes associados à resistência a antibióticos e biocidas. Foram localizados operons mce, associados com a capacidade de sobrevivência em amebas e invasão de macrófagos e componentes da família T7SS, relacionadas à virulência em diversas espécies de micobactérias, como M. tuberculosis e também à transferência genética horizontal em M. smegmatis. Adicionalmente, foi detectada em ambas as cepas uma estrutura extracromossômica circular, de 97 Kbp, com 62,7% de conteúdo GC e 121 sequências codificantes. Embora a maioria das proteínas preditas tenha função desconhecida, foi possível encontrar um bloco de genes que pertencem ao sistema de secreção do tipo sete (T7SS), similar ao encontrado em plasmídeos de micobactérias de crescimento lento, sugerindo a troca de material genético entre essas espécies. Apenas na cepa tolerante ao glutaraldeído - F1725 - foi detectado um plasmídeo do grupo IncP, designado pBRA100, que contém genes que codificam resistência à kanamicina, amônio quaternário, sulfonamidas e estreptomicina, e um novo gene fosI, descrito neste estudo, que confere resistência à fosfomicina. Não foram encontradas nos cromossomos diferenças que possam justificar a tolerância ao glutaraldeído. A diferença marcante entre os dois genomas é a presença do plasmídeo pBRA100 na cepa tolerante ao glutaraldeído
Title in English
Comparative genomic analysis of Mycobacterium abscessus subsp. bolletii strains with divergent glutaraldehyde susceptibility profile
Keywords in English
Disinfectants
Drug resistance microbial, Plasmids
Fosfomycin
Genome bacterial
Mycobacterium
Abstract in English
Non-tuberculous mycobacteria (NTM) can be found in diverse environments as soil, water plant, natural water systems as well as in Eukaryotes. Among the NTM group, rapid growth mycobacteria (RGM) have a substantial prevalence in infections following cutaneous trauma, lung infection and after video assisted surgeries. Mycobacterium abscessus is considered to be the most relevant pathogen pertaining to the RGM group. During a pseudooutbreak of lung infections occurred in the city of São Paulo in 2007, strains from M. abscessus subsp. bolletii ("M. massiliense") pertaining to the BRA100 clone were detected in samples from the biopsy channel of the only bronchoscope in use as well as from bronchoalveolar lavage. All the strains but F1660 exhibited tolerance to glutaraldehyde, which is a remarking characteristic of the BRA100 clone. We report here the complete genome sequences for the strains F1725 and F1660, respectively tolerant and susceptible to glutaraldehyde. The genomes of both strains consist of a 4.6 Mpb chromosome with 4,616 coding sequences and high GC content of 64%. The chromosomes encode diverse proteins related to antibiotic and biocide resistance. Operons involved in virulence, as mce, are present as well as components from T7SS family, related to virulence in Mycobacterium tuberculosis and in horizontal gene transfer in M. smegmatis. Both strains harbored a circular extra-chromosomal structure, with T7SS system elements related to those found in plasmids from slow growing mycobacteria. It is circular, has 97 kbp and 121 open reading frames. Additionally, only F1725 strain has an IncP multidrug resistant plasmid, named pBRA100. It confers resistance to kanamycin, quaternary ammonium, sulfamethoxazole and streptomycin and also has new fosfomycin resistance gene fos I. No differences were found in the chromosomes that could justify tolerance to glutaraldehyde. The remarkable difference between the two genomes is the presence of plasmid pBRA100 in the glutaraldehyde tolerant strain
 
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Publishing Date
2017-09-26
 
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