A transmissão dos genes que codificam as carbapenemases pode ser mediada por diferentes mecanismos moleculares, como elementos genéticos móveis e plasmídeos. O gene bla_KPC está comumente no transposon Tn4401, porém, esse gene tem sido encontrado em outros ambientes genéticos referidos como NTE_KPC (non-Tn4401 element) e o impacto da mudança de ambiente genético, bem como dos diferentes plasmídeos que o carreia, na estabilidade e disseminação desse gene de resistência ainda é desconhecido. Neste trabalho foram caracterizadas bactérias gram-negativas de diferentes espécies isoladas de hospitais do Brasil contendo o gene bla_KPC em NTE_KPC e bactérias portadoras dos genes bla_KPC e bla_NDM envolvidas em um surto, com foco em seus ambientes genéticos e plasmídeos. Vinte e nove isolados tiveram seus genomas sequenciados e apresentaram o gene bla_KPC em NTE_KPC-IId, sendo 27 em um plasmídeo IncQ1 e os outros dois em um plasmídeo IncX3, além de variadas populações de plasmídeos carreando diferentes genes de resistência. O plasmídeo IncX3 é conjugativo e de baixo número de cópias, diferente do plasmídeo IncQ1 que é pequeno, mobilizável e de alto número de cópias, principalmente em K. pneumoniae. Não foram observadas relações entre o número de cópias de plasmídeo (NCP) e os valores de concentração inibitória mínima (CIM) de carbapenêmicos para os isolados contendo NTE_KPC, porém, o NCP parece estar diretamente ligado à espécie que abriga o plasmídeo em questão. O plasmídeo IncQ1 foi transferido para E. coli J53 juntamente com um plasmídeo conjugativo sem gerar alterações do fitness da bactéria, bem como mantendo valores próximos de CIM de carbapenêmicos, apesar do baixo NCP da transconjugante. Ressalta-se a preocupação de se ter encontrado o gene mcr-9 em um plasmídeo conjugativo IncHI2/IncHI2A na linhagem Enterobacter cloacae BHKPC28, o qual pode ajudar na mobilidade do IncQ1 com o NTE_KPC, disseminando dois determinantes de resistência a antibióticos de último recurso. Na segunda parte deste estudo, quatro isolados coprodutores de KPC e NDM selecionados pertenciam a um clone ST11 de K. pneumoniae extensivamente resistente, responsável por um surto durante a pandemia de COVID-19. O plasmídeo IncN conjugativo de ~56kpb que abrigava bla_KPC em Tn4401 compartilhava uma alta identidade com outros plasmídeos da América Latina e já circulava em 2015 como um elemento maior no mesmo hospital. O gene bla_NDM estava abrigado em um plasmídeo IncC conjugativo de ~102 kpb com outros cinco genes de resistência. O maior número de cópias do plasmídeo bla_KPC pode ter contribuído para a conjugação de somente este gene para E. coli, sem alterações de fitness. Houve um aumento substancial dos valores de CIM de carbapenêmicos nos transconjugantes em relação a linhagem E. coli J53 sem plasmídeo, apesar do fenótipo de sensibilidade. A sensibilidade de E. coli a meropenem e imipenem pode ser devido ao baixo número de cópias do plasmídeo que abriga bla_KPC nesta espécie. Como conclusão do nosso estudo não foi encontrada uma diversidade de NTE_KPC, apenas o NTE_KPC-IId, na maioria em plasmídeo mobilizável IncQ1, que se apresenta com maior NCP em Klebsiella pneumoniae, mas cujo número de cópias não influenciou a CIM dos carbapenêmicos. Já o surto de coprodutoras KPC e NDM se deu devido a disseminação clonal de K. pneumoniae ST11 extensivamente resistente com bla_KPC (em Tn4401 em IncN) e bla_NDM em plasmídeos distintos.

The transmission of genes encoding carbapenemases can be mediated by different molecular mechanisms, such as mobile genetic elements and plasmids. The bla_KPC gene is commonly found in the Tn4401 transposon, however, this gene has been found in other genetic environments referred to as NTE_KPC (non-Tn4401 element) and the impact of changing the genetic environment, as well as the different plasmids that carry them, on the stability and dissemination of this resistance gene is still unknown. In this work, gram-negative bacteria from different species isolated from hospitals in Brazil containing the bla_KPC gene in NTE_KPC and bacteria carrying the bla_KPC and bla_NDM genes involved in an outbreak were characterized, focusing on their genetic environments and plasmids. Twenty-nine isolates had their genomes sequenced and presented the bla_KPC gene in NTE_KPC-IId, 27 in an IncQ1 plasmid and the other two in an IncX3 plasmid, in addition to varied populations of plasmids carrying different resistance genes. The IncX3 plasmid is conjugative and has a low copy number, unlike the IncQ1 plasmid, which is small, mobilized and has a high copy number, mainly in K. pneumoniae. No relations were observed between the number of plasmid copies (PCN) and the MIC values of carbapenems for the isolates containing NTE_KPC, however, the PCN seems to be directly linked to the species. The IncQ1 plasmid was transferred to E. coli J53 together with a conjugative plasmid without fitness changes, as well as maintaining MIC values to carbapenems, despite the low transconjugant PCN. The concern of having found the mcr-9 gene in an IncHI2/IncHI2A conjugative plasmid in the Enterobacter cloacae BHKPC28 strain is highlighted, which may help in the mobility of IncQ1 with NTE_KPC, disseminating two determinants of resistance to last resort antibiotics. In the second part of this study, four KPC and NDM co-producer isolates belonged to an extensively resistant K. pneumoniae ST11 clone responsible for an outbreak during the COVID-19 pandemic. The ~56kpb conjugative IncN plasmid that harbored bla_KPC in Tn4401 shared a high identity with other plasmids from Latin America and was already circulating in 2015 as a larger element in the same hospital. The bla_NDM gene was in a ~102 kbp conjugative IncC plasmid with five other resistance genes. bla_KPC plasmid PCN may have contributed to the conjugation of only this gene to E. coli, without fitness changes. There was a substantial increase in the MIC values of carbapenems in the transconjugants compared to the plasmid-free E coli J53. strain, despite the sensitivity phenotype. The E. coli meropenem and imipenem sensitivity may be due to the low PCN of the plasmid that harbors bla_KPC in this species. As a conclusion of our study, we did not find a diversity of NTE_KPC, only NTE_KPC-IId, mostly on the mobilisable plasmid IncQ1, which presents a higher PCN in Klebsiella pneumoniae, but whose PCN did not influence the MIC of the carbapenems. The outbreak of KPC and NDM co-producers was due to clonal dissemination of extremely resistant K. pneumoniae ST11 with bla_KPC (in Tn4401 in IncN) and bla_NDM in different plasmids.