The Gene Expression of Surface Protein in Heteroresistant Vancomycin-Intermediate Staphylococcus aureus

이종 반코마이신 내성 황색 포도상구균의 표면 단백질과 관련된 유전자의 발현에 관한 연구. 이 연구는 hVISA의 유전자형과 표면 단백질 유전자 발현을 반코마이신 감수성, 메티실린 내성 황색포도상구균의 유전자형과 비교하는 것을 목표로 했습니다. 키워드: 반코마이신 이종 황색포도상구균, 발병기전, 유전자형, 표면 단백질.

서론

반코마이신-이종 황색 포도상구균(Mu3)과 반코마이신 감수성 황색 포도상구균(H1, FDA209P)에 대한 인구 분석을 이용한 반코마이신 감수성 검사 결과[4]. 세포벽이 두꺼워지는 현상은 대부분의 hVISA에서 볼 수 있는 특징입니다. Krzysztof 등이 보고한 연구에서는 반코마이신 내성 황색포도상구균이 무항생제 배지에서 배양된 경우(왼쪽)와 반코마이신 8 μg/mL를 함유한 경우(왼쪽)를 배양배지에서 배양한 경우(오른쪽), 투과전자현미경에서 보이는 형태로 세포벽이 두꺼워지는 것을 확인할 수 있다(그림 2). [13] Kim et al. ., hVISA에서도 세포벽이 두꺼워지는 것을 알 수 있었다[20]. 반코마이신 이종 내성 황색포도상구균의 세포벽 합성과 관련된 유전자의 모식도[ 35 ].

그림 1. 인구집단 분석을 이용한 반코마이신 불균질내성 황색포도알균(Mu3)과 반코마이신 감수성 황색포도알균(H1, FDA209P)의 반코마이신 감수성 검사 결과[4]

연구 방법

VSSA와 hVISA의 표면 단백질 유전자 발현을 측정하기 위해 의도한 연구 균주는 처음에는 지속 감염 환자로부터 연속적으로 채취한 균주 중 반코마이신 감수성 균주(대조군)였으며 이후 hVISA로 전환된 균주(실험군), 즉 동질유전자이다. IPS(Paired Strain)를 연구했습니다(그림 5). 표면 단백질 유전자 발현 분석을 위한 표적 균주. SYBR 그린은 이중나선 DNA와 결합해 형광을 내는 물질이다. 변성 단계에서는 단일 가닥 DNA와 결합하지 않지만, 어닐링 후 신장 과정에서 형성된 이중 가닥 DNA와 결합하여 형광을 나타냅니다.

그림 6. 실시간 역전사효소중합효소연쇄반응(real-time RT-PCR) 과정

연구 결과

Lab IPS 8쌍 모두에서 발현이 감소했습니다. 세 쌍의 임상 IPS 모두에서 발현이 감소했습니다. 세 쌍의 임상 IPS 모두에서 발현이 감소했습니다.

Lab IPS 7쌍에서는 발현 감소가 관찰되었고, 4쌍에서는 증가가 관찰되었습니다. 8개 쌍의 Lab IPS 모두에서 발현 감소가 관찰되었습니다. 두 쌍의 임상 IPS 모두에서 발현이 증가했습니다.

임상 IPS 3쌍 중 2쌍에서는 발현이 감소했고 1쌍에서는 증가했습니다. 8개 쌍의 Lab IPS 모두에서 발현 감소가 관찰되었습니다. 11쌍의 Lab IPS 중 하나를 제외하고 모두에서 발현 감소가 관찰되었습니다.

2쌍의 Clinical IPS에서 발현 감소가 나타났으나, 배수 변화 값이 너무 낮아 유의미하지 않았습니다. Lab IPS 8쌍 모두에서 발현이 감소했습니다. 임상 IPS 2쌍 중 1쌍에서는 발현이 감소하였고, 1쌍에서는 발현이 증가하였다.

그림 9. ST5 (A)와 ST72 (B)의 clinical IPS 와 lab IPS 에서의 spa 발현 분석0

고찰

아시아와 중국에서는 메티실린 내성 황색포도상구균의 분자유전자형은 SCCmec type III이 97%로, SCCmec type II가 1.6%를 차지하였다[ 58 ]. 과거 국내에서 SCCmec 유형의 메티실린 내성 Staphylococcus aureus가 분포한 것과 일치하게, 본 연구에서는 SCCmec II가 가장 흔한 hVISA 균주였습니다[59]. 같은 기관에서 진행된 연구에서는 ST5-SCCmec II형에 비해 지역사회획득 메티실린 내성 황색포도상구균(ST72-SCCmec IV형)이 상대적으로 병독성 관련 유전자가 적고 사망률도 낮은 것으로 나타났다[61].

본 연구에서는 VSSA와 hVISA 균주의 ST5와 S72 균주의 표면 단백질 관련 유전자의 발현 양상을 비교하였다. 본 연구에서는 IPS의 hVISA에서 조직 접착과 관련된 유전자의 전사 수준이 하향 조절되었습니다. 임상 균주에서는 유의미한 결과가 얻어지지 않았지만, 더 많은 임상 균주에서 이들 유전자의 발현에 대한 연구가 필요합니다.

Howden 등은 hVISA 개발과 관련된 이전의 분자유전학 연구 결과를 살펴보면서 메티실린 내성 황색 포도상구균에서 반코마이신 감수성 감소와 관련된 유전자 발현 패턴을 분석하였다[28]. 본 연구에서 분석된 세포 표면 접착 단백질과 관련된 spa, fnbA, fnbB, efb 및 fibronectin 결합 단백질과 관련된 유전자의 발현이 전반적으로 하향 조절되었다는 것이 분명합니다. 우리 연구에서는 또한 hVISA에서 mprF 발현이 감소한 것으로 나타났습니다.

Wootoon 등이 보고한 연구에서 임상 및 실험실 hVISA 균주의 mprF 발현 수준은 반코마이신 균주와 크게 다르지 않았습니다[50].

그림 26. mprF 유전자 돌연변이 발생 시 세포막의 전극 변화[73]

결론

참고문헌

Saha B, Singh AK, Ghosh A, Bal M: Identification and characterization of a vancomycin-resistant Staphylococcus aureus isolated from Kolkata (South Asia). Kim MN, Pai CH, Woo JH, Ryu JS, Hiramatsu K: Vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus in Korea. B et al: Nationwide surveillance study of vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus strains in Korean hospitals from 2001 to 2006.

Maor Y, Hagin M, Belausov N, Keller N, Ben-David D, Rahav G: Clinical features of heteroresistant vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus bacteremia versus that of methicillin-resistant S. Fong RK, Low J, Koh TH, Kurup A: Clinical characteristics and treatment outcomes of vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus (VISA) and heteroresistant vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus (hVISA) in a tertiary care facility in Singapore. Charles PG, Ward PB, Johnson PD, Howden BP, Grayson ML: Clinical features associated with bacteremia due to heterogeneous vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus.

Chuang YY, Huang YC: Molecular epidemiology of community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus in Asia. Vancomycin MIC plus heteroresistance and outcome of methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteremia: trends over 11 years. Howe RA, Monk A, Wootton M, Walsh TR, Enright MC: Vancomycin susceptibility within methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus.

Isolates of Staphylococcus aureus with reduced sensitivity to glycopeptides belong to accessory gene regulator group I or II.

Summary

Transcriptional profiling of surface protein genes was performed by sequence type, as molecular characteristics including agrdysfunction and virulence factors were significantly different between ST5 and ST72 hVISA. Additional transcriptional analysis of surface protein genes in clinical strains VSSA (ST5 n = 10 strains, ST72 n = 13 strains) /hVISA (ST5 n. = 10 strains, ST72 n = 5 strains) was performed to confirm the results of the transcriptional analysis in IPS. Transcriptional profiling of genes encoding surface proteins was performed by real-time RT-PCR.

Based on the transcriptome results, we performed DNA sequence analysis of clinically relevant genes, which showed significant transcriptional changes between hVISA and VSSA. The ratio of ST5-SCCmecII-agrII to ST72-SCCmec IV-agr I was higher in hVISA than VSSA. Among genes encoding surface proteins, spa, ebpS, fib, clfB, and demprF showed down-regulation in hVISA of IPS compared to VSSA of IPS.

The expression levels of coand fnbA increased in ST5 hVISA and ST72 hVISA of clinical strains, respectively, compared to those in VSSA of clinical strains, but no other genes showed significant differences in expression between hVISA and VSSA. In DNA sequencing, spa showed no mutation in hVISA and mprFmutation was observed in 30% of hVISA. Conclusion: The most common genotype of hVISA was ST5-SCCmec II-agr II and.

Based on the current transcriptome analysis of the genes encoding cell surface proteins, spa, ebpS, fib, clfB and mprF have been hypothesized to possibly play a role in the reduced susceptibility to vancomycin.

Keywords: Genotype, pathogenesis, surface protein, vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus