Caracterización genómica y molecular de los mecanismos de intercambio genético que contribuyen en el éxito de Acinetobacter baumannii como patógeno nosocomial

• Autores: Traglia, Germán Matías
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Gudkind, Gabriel; Ramírez, María Soledad; Power, Pablo; Catalano, Mariana; Pistorio, Mariano
• Materia: Acinetobacter baumannii; Transformación natural; Transferencia horizontal genética; Genomica comparativa; Ciencia de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Fil: Traglia, Germán Matías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
Introducción: Acinetobacter baumannii (Ab) es un patógeno principalmente intra-hospitalario. La capacidad de colonizar diversos hábitats y la versatilidad en su metabolismo ha ocasionado el incremento del número de infecciones nosocomiales. Ab no solo presenta la facultad de resistir a todas las clases de antibióticos, sino también la de adquirir fácilmente determinantes de resistencia continuamente, lo que dificulta el tratamiento adecuado y contribuye a aumentar su potencial epidémico. La hipótesis de trabajo que hemos planteado radica en que los clones de Ab circulantes en nuestra región provienen de un linaje diferente a los clones denominados ?internacionales?, los cuales se hayan ampliamente diseminados en el resto del mundo y que estos poseen rasgos y características peculiares. Asimismo, creemos que Ab posee una plasticidad genética particular, siendo esta cepa dependiente, lo cual estaría relacionado con la capacidad de adquisición de material exógeno que le permitiría evolucionar hacia la multirresistencia por mecanismos inherentes a la especie.\nObjetivos: 1) Realizar la secuenciación del genoma completo de al menos una cepa de Ab relevante en nuestro medio. 2) Llevar a cabo estudios de genómica comparativa de la/s cepa/s por nosotros secuenciadas con el fin de evidenciar características relevantes de dichas cepas y regiones o huellas de intercambio génico. 3) Investigar el rol de la transformación natural y su contribución en la adquisición de mecanismo de resistencia antibiótica en diferentes cepas de Ab.\nMateriales y Métodos: Para la secuenciación genómica, se seleccionaron dos cepas Ab (Ab33405 y A118), las cuales presentaron características particulares. La secuenciación genómica se realizó mediante Illumina MiSeq y se efectuó el ensamblado mediante el software SPAdes assembler. La anotación del genoma se realizó mediante RAST y la curación manual mediante el software BLAST con la Base de datos GenBank. Para el análisis genómico se utilizaron diferentes herramientas bioinformáticas: BLAST, Ortho-MCL, ARG-ANNOT, ISFinder, PlasmidFinder, PHAST, JmodelTest2, PhyML, etc. El MLST fue realizado según los dos esquemas disponibles. Para la investigación del rol de la transformación natural se utilizaron 10 cepas clínicas, Ab A118 y la cepa de referencia Ab ATCC 17978 y se siguió la metodología reportada por Ramirez et al 2010.\nResultados: Los resultados obtenidos de la secuenciación genómica total de Ab Ab33405 y Ab A118 mostraron un tamaño de 3.923.578 pb y 3.853.242 pb, respectivamente. Se identificaron 3741 y 3633 marcos abiertos de lectura en Ab Ab33405 y Ab A118, respectivamente. Se determinó la presencia de dos genes relacionados con resistencia antibiótica compartidos entre los dos genomas y 10 genes exclusivos en Ab Ab33405. Además, observamos la presencia 35 genes relacionados con virulencia compartidos y 52 genes exclusivos en Ab Ab33405 y 53 genes exclusivos en Ab A118. Los genes de resistencia identificados como exclusivos de Ab Ab33405 se identificaron asociados a IS y transposones. También se identificó la presencia del gen comM interrumpido por la isla genómica (IG) TnAbaR en Ab Ab33405, mientras para la cepa Ab A118 dicho gen se encontró intacto. Además en ambos genomas se identificó la presencia de las islas de virulencia Locus K y Locus OC. Sumadas a las islas de resistencia y virulencia identificadas, se detectaron 13 y 7 IGs con función biológica desconocida para Ab Ab33405 y Ab A118. Además se predijeron la presencia de 8 y 2 profagos en Ab Ab33405 y Ab A118 respectivamente. La cepa Ab Ab33405 presentó un fenotipo con un pigmento azul-índigo, se identificó que el gen iacA es el responsable de dicha pigmentación por una conversión lisogénica negativa en uno de los genes en el operón que se encuentra integrado. Además, se evidenció la capacidad de Ab como transformante natural, presentando 17 genes homólogos de transformación natural. Más aún, se demostró que Ab presentaba una gran variabilidad en cuanto a la capacidad de competencia natural en las distintas cepas analizadas. Sumado a ello, se detectó para la cepa modelo Ab A118 la capacidad de adquisición de diferentes rasgos fenotípicos, como ser resistencia antibiótica, de otras especies bacterianas. Se evaluaron además, distintos factores físico y químicos que influyen sobre la frecuencia de transformación natural en Ab. Se demostró que Ab tiene la capacidad de adquirir de forma rápida ADN exógeno en un entorno con un pH 7, similar al presente en el huésped humano. A su vez, demostramos la capacidad de Ab de utilizar albumina y el calcio como moléculas inductoras de la competencia natural.\nConclusión: El presente trabajo nos permitió evidenciar que la adquisición de nuevos rasgos mediante transferencia horizontal genética como por cambios puntuales permite a Ab adaptarse y evolucionar en ambientes que presentan condiciones cambiantes. Particularmente, se evidencio una gran variabilidad en el contenido de determinantes de resistencia antibiótica como de virulencia que posibilita la mayor eficiencia de sobrevivir en el huésped humano haciéndolo un patógeno nosocomial mortal. Cabe destacar la descripción de un nuevo posible factor de virulencia (iacA) que expresa un fenotipo pigmentado azul-índigo, que podría tener un rol clave en la patogénesis en infecciones urinarias. Por otro lado, el análisis de homología de genes vinculados a la transformación, así como la detección de la capacidad transformante de diferentes aislamientos de Ab nos sugiere que la transformación natural juega un importante rol en la adquisición de nuevas características que le facilitarían la adaptación y la evolución hacia la multirresistencia antibiótica. A su vez dicho proceso, se encontraría regulado por variables físicas y químicas, como puede ser la presencia de albumina sérica, calcio y un pH 7.
Ciencias Biológicas
Doctor de la Universidad de Buenos Aires en Farmacia y Bioquímica