Contribución del Sistema de Secreción Tipo 6 a la interacción del patógeno nosocomial Acinetobacter baumannii con el hospedador usando a Caenorhabditis elegans como modelo de infección

Acinetobacter baumannii es un patógeno bacteriano oportunista que es responsable de muchas de las infecciones intrahospitalarias causadas por bacterias Gram-negativas. Está clasificado por la Sociedad Americana de Enfermedades Infecciosas como uno de los seis microorganismos más importantes resistentes a múltiples antimicrobianos (MDR) en hospitales de todo el mundo. La reducción del impacto socioeconómico de las infecciones debidas a A. baumannii requiere de un conocimiento detallado de la fisiopatología del organismo. Entre los mecanismos de virulencia propuestos, el sistema de secreción tipo 6 (SST6) es una máquina que atraviesa las células y que trasloca proteínas efectoras tóxicas a células eucariotas y procariotas. Es por ello que se postula que podría contribuir a la patogénesis causada por dicha bacteria. Con el objeto de comprobar esta hipótesis, en este trabajo de tesina hicimos uso de un modelo de infección validado recientemente y hasta ahora nunca explorado en nuestro laboratorio: el nematodo Caenorhabditis elegans. Mediante el análisis de cepas bacterianas con características variadas en relación al SST6 y a través de diferentes bioensayos, logramos ahondar en el conocimiento en la interacción hospedador-patógeno. Pudimos así determinar que mientras algunas cepas no son capaces de provocar infección, otras causan la muerte en el término de 24 h. Entre las primeras, se encuentra la cepa A. baumannii NCIMB8209. Mediante la secuenciación de su genoma y el análisis posterior detectamos que ésta no codifica el SST6. Por otra parte, entre las cepas letales para el gusano se encuentran principalmente aquellas que codifican y expresan este sistema, que en el caso de la cepa A. baumannii ATCC 17978 resulta crítico para causar la muerte del nematodo. De esta forma, determinamos que el SST6 juega un papel importante en la virulencia de A. baumannii de una manera cepa dependiente. Proponemos que las diferencias observadas en esta interacción podrían deberse al conjunto de toxinas codificadas en cada genoma.Fil: Díaz Miloslavich, Juan Ignacio. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina

Acinetobacter baumannii NCIMB8209: a rare environmental strain displaying extensive insertion sequence-mediated genome remodeling resulting in the loss of exposed cell structures and defensive mechanisms

Acinetobacter baumannii represents nowadays an important nosocomial pathogen of poorly defined reservoirs outside the clinical setting. Here, we con ducted whole-genome sequencing analysis of the Acinetobacter sp. NCIMB8209 col lection strain, isolated in 1943 from the aerobic degradation (retting) of desert gu ayule shrubs. Strain NCIMB8209 contained a 3.75-Mb chromosome and a plasmid of 134 kb. Phylogenetic analysis based on core genes indicated NCIMB8209 affiliation to A. baumannii, a result supported by the identification of a chromosomal blaOXA 51-like gene. Seven genomic islands lacking antimicrobial resistance determinants, 5 regions encompassing phage-related genes, and notably, 93 insertion sequences (IS) were found in this genome. NCIMB8209 harbors most genes linked to persistence and virulence described in contemporary A. baumannii clinical strains, but many of the genes encoding components of surface structures are interrupted by IS. More over, defense genetic islands against biological aggressors such as type 6 secretion systems or CRISPR-cas are absent from this genome. These findings correlate with a low capacity of NCIMB8209 to form biofilm and pellicle, low motility on semisolid medium, and low virulence toward Galleria mellonella and Caenorhabditis elegans. Searching for catabolic genes and concomitant metabolic assays revealed the ability of NCIMB8209 to grow on a wide range of substances produced by plants, including aromatic acids and defense compounds against external aggressors. All the above features strongly suggest that NCIMB8209 has evolved specific adaptive features to a particular environmental niche. Moreover, they also revealed that the remarkable genetic plasticity identified in contemporary A. baumannii clinical strains represents an intrinsic characteristic of the species.Fil: Repizo, Guillermo Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Repizo, Guillermo Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina.Fil: Espariz, Martín. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Espariz, Martín. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina.Fil: Seravalle, Joana L. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Seravalle, Joana L. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina.Fil: Díaz Miloslavich, Juan Ignacio. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Díaz Miloslavich, Juan Ignacio. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina.Fil: Steimbrüch, Bruno A. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Steimbrüch, Bruno A. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina.Fil: Shuman, Howard A. University of Chicago. Department of Microbiology; United States.Fil: Viale, Alejandro M. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR -CONICET); Argentina.Fil: Viale, Alejandro M. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina

Acinetobacter baumannii NCIMB8209: a Rare Environmental Strain Displaying Extensive Insertion Sequence-Mediated Genome Remodeling Resulting in the Loss of Exposed Cell Structures and Defensive Mechanisms

ABSTRACT Acinetobacter baumannii represents nowadays an important nosocomial pathogen of poorly defined reservoirs outside the clinical setting. Here, we conducted whole-genome sequencing analysis of the Acinetobacter sp. NCIMB8209 collection strain, isolated in 1943 from the aerobic degradation (retting) of desert guayule shrubs. Strain NCIMB8209 contained a 3.75-Mb chromosome and a plasmid of 134 kb. Phylogenetic analysis based on core genes indicated NCIMB8209 affiliation to A. baumannii, a result supported by the identification of a chromosomal blaOXA-51-like gene. Seven genomic islands lacking antimicrobial resistance determinants, 5 regions encompassing phage-related genes, and notably, 93 insertion sequences (IS) were found in this genome. NCIMB8209 harbors most genes linked to persistence and virulence described in contemporary A. baumannii clinical strains, but many of the genes encoding components of surface structures are interrupted by IS. Moreover, defense genetic islands against biological aggressors such as type 6 secretion systems or CRISPR-cas are absent from this genome. These findings correlate with a low capacity of NCIMB8209 to form biofilm and pellicle, low motility on semisolid medium, and low virulence toward Galleria mellonella and Caenorhabditis elegans. Searching for catabolic genes and concomitant metabolic assays revealed the ability of NCIMB8209 to grow on a wide range of substances produced by plants, including aromatic acids and defense compounds against external aggressors. All the above features strongly suggest that NCIMB8209 has evolved specific adaptive features to a particular environmental niche. Moreover, they also revealed that the remarkable genetic plasticity identified in contemporary A. baumannii clinical strains represents an intrinsic characteristic of the species. IMPORTANCE Acinetobacter baumannii is an ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, and Enterobacter species) opportunistic pathogen, with poorly defined natural habitats/reservoirs outside the clinical setting. A. baumannii arose from the Acinetobacter calcoaceticus-A. baumannii complex as the result of a population bottleneck, followed by a recent population expansion from a few clinically relevant clones endowed with an arsenal of resistance and virulence genes. Still, the identification of virulence traits and the evolutionary paths leading to a pathogenic lifestyle has remained elusive, and thus, the study of nonclinical (“environmental”) A. baumannii isolates is necessary. We conducted here comparative genomic and virulence studies on A. baumannii NCMBI8209 isolated in 1943 from the microbiota responsible for the decomposition of guayule, and therefore well differentiated both temporally and epidemiologically from the multidrug-resistant strains that are predominant nowadays. Our work provides insights on the adaptive strategies used by A. baumannii to escape from host defenses and may help the adoption of measures aimed to limit its further dissemination