Pseudomonas aeruginosa is an important pathogen of the immunocompromised, causing both acute and chronic infections. In cystic fibrosis (CF) patients, P. aeruginosa causes chronic disease. The impressive sensory network of P. aeruginosa allows the bacterium to sense and respond to a variety of stimuli found in diverse environments. Transcriptional regulators, including alternative sigma factors and response regulators, integrate signals changing gene expression, allowing P. aeruginosa to cause infection. The two-component transcriptional regulator AlgR is important in P. aeruginosa pathogenesis in both acute and chronic infections. In chronic infections, AlgR and the alternative sigma factor AlgU activate the genes responsible for alginate production. Previous work demonstrated that AlgU controls rsmA expression. RsmA is a posttranscriptional regulator that is antagonized by two small RNAs, RsmY and RsmZ. In this work, we demonstrate that AlgR directly activates rsmA expression from the same promoter as AlgU. In addition, phosphorylation was not necessary for AlgR activation of rsmA using algR and algZ mutant strains. AlgU and AlgR appear to affect the antagonizing small RNAs rsmY and rsmZ indirectly. RsmA was active in a mucA22 mutant strain using leader fusions of two RsmA targets, tssA1 and hcnA. AlgU and AlgR were necessary for posttranscriptional regulation of tssA1 and hcnA. Altogether, our work demonstrates that the alginate regulators AlgU and AlgR are important in the control of the RsmA posttranscriptional regulatory system. These findings suggest that RsmA plays an unknown role in mucoid strains due to AlgU and AlgR activities.

No description available.

In this study, high-performance liquid chromatography (HPLC) was employed to detect and quantify pyrimidine salvage enzymes by monitoring the disappearance of substrates or formation of products.

Purification of lipase from Pseudomonas aeruginosa (from both a washed cell suspension and crude culture supernatant as the enzyme source) was performed utilizing affinity chromatography. Affinity chromatography was carried out using n-dodecylamine bound to Sepharose 4B. Chromatography of the concentrated crude culture supernatant resulted in a 65 to 95 fold purification with 5.8% recovery. Washed cells collected from a ten hour culture suspended in water also produced enzyme. Activity of the washed cell suspension supernatant was found to be 4.5 fold higher than the activity of the culture supernatant. A thirty percent recovery was obtained using the washed cell suspension supernatant. The washed cell suspension provides a cleaner preparation for use with the dodecylamine-agarose chromatography in purifying the enzyme.

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-07-31T15:27:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação- Mary Joyce Targino Lopes Magalhães.pdf: 1466870 bytes, checksum: 3202ba13f65ece33fb3c071651d2a444 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-04T15:21:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação- Mary Joyce Targino Lopes Magalhães.pdf: 1466870 bytes, checksum: 3202ba13f65ece33fb3c071651d2a444 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-04T15:28:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação- Mary Joyce Targino Lopes Magalhães.pdf: 1466870 bytes, checksum: 3202ba13f65ece33fb3c071651d2a444 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-04T15:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação- Mary Joyce Targino Lopes Magalhães.pdf: 1466870 bytes, checksum: 3202ba13f65ece33fb3c071651d2a444 (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Pseudomonas aeruginosa is a leading bacterial cause of nosocomial infections. Possessing aquatic habitats, it presents a good indicator of water contamination. To verify that this bacterial species represents a potential source of contamination to the Mindu stream, we must carry out and analyze the following objectives: first, identify isolates of P. aeruginosa in samples of hospital effluent surface water obtained from the Mindu stream and second, to check whether the strains posses virulence factors as related mobility scourge, "twitching motility", biofilm formation and antimicrobial resistance, and finnaly, to assess the genetic similarity between isolates. Method: To identify the microbiological and biochemical composition, the 16S rRNA gene sequencing was used. For phenotype characterization we performed the following tests: first, we tested for mobility, using the scourge test "twithing motility", second we tested the biofilm formation and profile of antimicrobial resistance using the disk diffusion technique, the genetic similarity among isolates found was determined by PFGE. Results: We identified 17 isolates of P. aeruginosa in effluent water from the hospital. 8 isolates of the same species were in the surface water of the Mindu stream. The strains tested with mobility scourge; 100 % of the strains were found in water Mindu and 88 % of the strains were found in the hospital´s effluent samples were positive for " twitching motility ". All of the 25 isolates studied showed biofilm formation and more than 70 % of the strains found in hospital´s effluent water (raw and treated) had the phenotype of multidrug resistance.100 % of P. aeruginosa isolates found showed resistance to Ampicillin and 50 % of the strains were intermediately resistant to ceftriaxone. Among all the samples, there was genetic similarity; in the hospital´s effluent water and the hospital´s treated sewage, samples found in different seasonal periods, and among isolates found in hospital effluent and surface water of Mindu. Conclusion: The presence of P. aeruginosa containing virulence factors in surface water samples is indicative of the spread of nosocomial origin of microorganisms in the aquatic environment studied. There is strong evidence that the system of sewage treatment in the study is not efficient. Contaminants from P. aeruginosa containing multidrug resistance were in the samples of treated effluent water, and showed high genetic similarity among isolates of P. aeruginosa derived from raw wastewater. Therefore, it is necessary for action and more oversight on the part of health surveillance agencies with health services so that they meet the requirements of the laws in force in order to preserve the environment and people's health. / Pseudomonas aeruginosa é uma das principais bactérias causadora de infecções hospitalares, e por possuir habitat comumente aquático apresenta-se como boa indicadora de contaminação de águas, para verificar se essa espécie bacteriana representa uma fonte de contaminação em potencial para o igarapé do Mindu, o estudo se propôs a analisar os seguintes objetivos: identificar isolados de P. aeruginosa em amostras de efluentes hospitalares e água superficial do igarapé do Mindu; verificar se as cepas encontradas apresentavam fatores de virulência como, mobilidade ligada ao flagelo, “twitching motility”, formação de biofilme e resistência aos antimicrobianos, e avaliar a similaridade genética entre os isolados. Metodologia: Para a identificação microbiológica foram realizados testes bioquímicos e o sequenciamento do gene 16S rRNA dos isolados encontrados; Para a caracterização fenotípica foram realizados os seguintes testes: teste de mobilidade ligada ao flagelo, teste “twithing motility”, teste de formação de biofilme e perfil de resistência aos antimicrobianos pela técnica de disco-difusão; A similaridade genética entre os isolados de encontrados no estudo foi determinada por PFGE. Resultados: Foram identificados 17 isolados de P. aeruginosa em efluentes hospitalares e 8 isolados da mesma espécie na água superficial do igarapé do Mindu; Todas as cepas estudadas apresentaram mobilidade ligada ao flagelo; 100% das cepas encontradas na água do Mindu e 88% das cepas encontradas em amostras de efluentes hospitalares apresentaram “twitching motility” positivo; todos os 25 isolados estudados apresentaram formação de biofilme; mais de 70% das cepas encontradas nos efluentes hospitalares (brutos e tratados) apresentaram o fenótipo da multirresistência e 100% dos isolados de P aeruginosa encontrados na água do Mindu apresentaram resistência à Ampicilina e 50% dessas cepas apresentaram resistência intermediária a Ceftriaxona; houve similaridade genética entre isolados encontrados em efluente hospitalar bruto e efluente hospitalar tratado, entre isolados encontrados em diferentes períodos sazonais e entre isolados encontrados em efluentes hospitalares e água superficial do Mindu. Conclusão: A presença de P. aeruginosa contendo fatores de virulência, em amostras de água superficial, é indicativo de disseminação de microrganismos de origem nosocomial no ambiente aquático estudado. Há fortes indícios de que o sistema de tratamento de efluentes do estudo não está sendo eficiente, já que foram encontradas cepas de P. aeruginosa contendo fatores de virulência, inclusive a multirresistência em amostras do efluente tratado; e foi observada alta similaridade genética entre isolados de P. aeruginosa oriundos de efluente bruto e efluente tratado. Por isso, se faz necessário maior fiscalização por parte dos órgãos de vigilância sanitária junto aos serviços de saúde para que sejam cumpridas as exigências das legislações vigentes a fim de preservar o meio ambiente e a saúde da população.

Les voies respiratoires des patients atteints de mucoviscidose sont colonisées par de nombreux pathogènes, parmi lesquels la bactérie P. aeruginosa est prédominante. Après des épisodes répétés d’infections du tractus respiratoire principalement liées à P. aeruginosa, les patients développent une insuffisance pulmonaire associée à un déclin du statut clinique et à une aggravation du pronostic puisqu’elle est souvent responsable du décès de ces patients. Les infections chroniques à P. aeruginosa affectent 80 à 90 % des patients atteints de mucoviscidose et, une fois ces infections installées, les associations actuelles d’antibiotiques sont incapables d’éradiquer la bactérie des voies aériennes de ces patients. La chronicité des infections est liée au développement de la bactérie sous un mode de vie particulier, le biofilm. Les bactéries s’assemblent en communautés complexes et organisées, entourées par la sécrétion d’une matrice extracellulaire polymérique. Ce mode de vie procure aux bactéries présentes dans le biofilm un environnement dense et protecteur, augmentant la résistance du pathogène au système immunitaire de l’hôte et aux antibiotiques conventionnels. <p><p>Dans la première partie de notre travail, nous avons caractérisé différentes souches de P. aeruginosa, comprenant des souches de référence et des souches cliniques isolées des expectorations de patients atteints de mucoviscidose. Les propriétés d’adhésion, de développement des biofilms, de mobilité, de production de rhamnolipides, l’activité protéolytique et la production d’acylhomosérine lactones se sont avérées très différentes au sein des souches. De plus, les caractéristiques phénotypiques des souches ne constituaient pas une valeur prédictive de la sensibilité des bactéries à un antibiotique, soulignant la nécessité d’étudier un panel large de souches pour caractériser l’effet d’un agent antimicrobien.<p><p>Dans la lutte pour combattre les infections et l’apparition de souches multirésistantes, de nouvelles stratégies thérapeutiques sont développées. Les céragenines sont une famille de molécules synthétisées dans le but de mimer la structure amphipatique des peptides antimicrobiens responsable de leur activité bactéricide importante. Contrairement à ces derniers, les céragenines maintiennent leur activité dans des conditions physiologiques. <p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p>Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié l’effet d’un composé antimicrobien appartenant à la famille des céragenines, le CSA-13, sur les différentes souches de P. aeruginosa. Nous avons confirmé le potentiel bactéricide du CSA-13 sur des cultures planctoniques de P. aeruginosa. Nous avons démontré qu’une concentration très faible et non cytotoxique de CSA-13 (10 fois inférieure à la CMI), inhibait la formation d’un biofilm de 3 souches de P. aeruginosa sur les 8 testées. L’étude du potentiel zêta des souches nous a permis de proposer un mécanisme basé sur des interactions électrostatiques pour expliquer l’action préventive du CSA-13 sur le développement du biofilm. Une concentration plus importante de CSA-13 a éradiqué l’entièreté d’un biofilm âgé de 24 h pour 7 des 8 souches étudiées. Six souches ont été évaluées dans un biofilm mature et toutes ont répondu au composé avec des concentrations croissantes ou un temps d’exposition du composé au biofilm plus important. Aucune résistance au CSA-13 n’est apparue durant le traitement. L’usage de la microscopie confocale à balayage laser a confirmé la rapidité et l’efficacité d’action du CSA-13 sur un biofilm robuste et complexe de P. aeruginosa par visualisation dans le temps et dans l’espace de l’effet du CSA-13 sur le biofilm. L’ensemble des observations de ce travail nous a permis de conclure que 7 sur les 8 souches de P. aeruginosa étaient sensibles au CSA-13, soit à un stade initial de la formation du biofilm, soit après maturation du biofilm. Ces résultats soulignent le potentiel thérapeutique important, envers tous les stades de formation et de développement du biofilm, de composés à structure amphiphile comme le CSA-13, avec une face cationique favorisant les interactions avec les membranes bactériennes chargées négativement et une face hydrophobe contribuant à la perturbation de ces membranes. <p><p>Le traitement de référence actuel envers les infections à P. aeruginosa, chez les patients souffrant de mucoviscidose, consiste en l’administration par inhalation de tobramycine commercialisée sous le médicament TOBI®. Nous avons investigué l’intérêt d’une administration combinée de l’aminoglycoside avec le CSA-13. Un bénéfice évident de la combinaison de CSA-13 et de tobramycine est apparu dans cette étude aussi bien sur biofilm jeune que mature. Dans certaines conditions, le CSA-13 semblait même prévenir la résistance à la tobramycine. Il sera cependant indispensable de concevoir des expériences in vivo pour confirmer l’intérêt du CSA-13 ou d’une co-administration de CSA-13 et de la tobramycine dans le traitement d’infections chroniques à P. aeruginosa chez des patients atteints de mucoviscidose.<p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p><p>Nos études in vitro sur cellules eucaryotes humaines ont mis en évidence une toxicité membranaire et mitochondriale provoquée par le CSA-13 lors de l’administration de concentrations importantes. L’association du CSA-13 avec l’acide pluronique F-127 a permis de réduire significativement la toxicité du composé sur les membranes. Cependant, l’association n’a pas diminué les effets délétères exercés par le CSA-13 sur l’activité mitochondriale. Les études devront donc se poursuivre afin d’affiner la compréhension du mécanisme d’action des céragenines et de pouvoir déceler des dérivés moins toxiques. L’évaluation de l’activité in vivo du composé devrait nous éclairer quant à la fenêtre thérapeutique utilisable en clinique.<p><p>\ / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La fibrose kystique est une maladie génétique et transmissible qui affecte particulièrement les fonctions respiratoires des patients atteints. Ce déclin du système respiratoire est entre autres le résultat de la présence de différents pathogènes causant des infections. Staphylococcus aureus est l'un des pathogènes les plus fréquemment retrouvés dans cet environnement. Ce pathogène pouvant être associé à différents types d'infections chez l'être humain, utilise différentes stratégies qui lui permettre [i.e. permettent] de tirer avantage des multiples environnements où il peut se retrouver. L'une de ces stratégies est d'adopter un phénotype particulier nommé : small-colony variant (SCV). Le profil transcriptionnel particulier des SCVs tend à les associer aux infections de type chronique. De plus, la résistance accrue aux aminoglycosides aussi bien qu'aux inhibiteurs de la voie des folates font des SCVs des pathogènes plus difficiles à éliminer par les traitements conventionnels. Malgré le fait que nos connaissances sur les SCVs ne cessent d'augmenter, les facteurs sous-jacents à leur présence dans certaines pathologies comme celle retrouvée chez les patients fibro-kystiques sont encore mal définis. Il est connu que certains facteurs tels que des antibiotiques et des exoproduits bactériens favorisent leur présence in vitro. Cependant, l'impact in vivo de ces facteurs ainsi que le rôle que jouent les infections à S. aureus chez ces patients ne sont toujours pas bien compris. Les projets présentés dans ce travail ont pour but de mieux caractériser les infections à S. aureus et plus particulièrement celles produites par les SCVs chez les patients atteints de cette maladie. Le premier volet est une étude clinique qui a permis de faire le constat de l'importante proportion d'isolats de S. aureus portant des résistances à différents antibiotiques cliniquement utilisés. Bien qu'aucun facteur environnemental n'ait pu être mis en cause pour la présence de SCVs, leur capacité à produire plus de biofilm ainsi que leur sensibilité réduite aux aminoglycosides a été mise en évidence. Malgré ces caractéristiques inquiétantes, les résultats de cette étude pilote semblent montrer que la présence de S. aureus et des SCVs à [i.e. a] peu d'impact sur les fonctions respiratoires des patients comparativement à P. aeruginosa. Cependant, il n'est pas exclu que la présence de S. aureus et des SCVs ait un effet important sur l'incidence de P. aeruginosa et les interactions bactériennes pouvant modulées [i.e. moduler] la santé des patients. Dans cette optique, le deuxième projet à [i.e. a] permis de mieux comprendre les mécanismes qu'utilisaient S. aureus lui permettant, face à la présence de P. aeruginosa, de passer au phénotype SCV. Ce projet connexe a démontré l'importance du facteur alternatif sigB dans le mécanisme d'acquisition du phénotype SCV en réponse au HQNO, un exoproduit de P. aeruginosa. Il a également permis de mieux comprendre les effets transcriptionnels de cette molécule sur S. aureus ainsi que son impact global sur la production de biofilm. Ces travaux ont contribué à mieux comprendre les infections bactériennes, en grande partie responsables de la diminution des fonctions respiratoires chez les patients atteints de la fibrose kystique. Éventuellement, ces travaux pourront permettre de mieux gérer ces infections et d'améliorer ainsi la qualité de vie des personnes aux prises avec cette pathologie, encore incurable.

La fibrose kystique (FK) est une maladie génétique autosomale récessive conduisant à une défaillance pulmonaire mortelle. Celle-ci est causée par l’expression dysfonctionnelle de l’allèle CFTR codant pour une protéine transmembranaire impliquée dans le transport Cl- des cellules de l’épithélium pulmonaire vers la lumière des voies respiratoires. Cette mutation induit la production d’un mucus visqueux qui entrave les voies respiratoires et favorise l’accumulation de bactéries pathogènes. L’éradication de cette présence bactérienne est maintenant l’enjeu primordial chez les patients FK afin de procurer un bien-être et de prolonger l’espérance de vie de ceux-ci. Le cheval de bataille de cette lutte au mieux-être du patient FK s’appuie en partie sur l’efficacité des antibiotiques. Cependant, nous nous heurtons à la capacité d’adaptation des bactéries face à l’antibiothérapie, ce qui nous conduit à développer sans cesse de nouvelles molécules thérapeutiques. Ainsi, l’essence de ce projet de recherche a été de caractériser l’efficacité de la tomatidine (TO); l’aglycone de la tomatine (un glycoalcaloïde), produit par les plants de tomate et de son analogue : la molécule FC04-100. Par le passé, notre laboratoire a établi que la TO possède une action antibactérienne contre Staphylococcus aureus prototype via l’inhibition de l’expression des facteurs de virulences associés au système de régulation ARG ainsi qu’en agissant comme potentialisateur d’action des aminoglycosides (AMI). De plus, la TO est également un inhibiteur de la réplication intracellulaire de S. aureus small-colony variant (SCV) infectant des cellules épithéliales pulmonaires différenciées (Calu-3). Le premier volet de mon projet a été consacré à l’évaluation du potentiel d’action de la TO contre S. aureus et Pseudomonas aeruginosa; deux bactéries fréquemment co-isolées des poumons des patients. Ainsi, lors de cette étude, j’ai démontré pour la première fois que la TO peut être employée seule contre S. aureus en tant qu’agent bactéricide lorsque celle-ci est utilisée en présence de P. aeruginosa. Ce phénomène dépend de la production par P. aeruginosa, du 2-heptyl-4-quinolone-N-oxide (HQNO) de l’endopeptidase LasA. De plus, j’ai évalué la possibilité d’utiliser un AMI et TO lorsque S. aureus et P. aeruginosa sont en co-culture afin de réduire la population bactérienne de ces deux pathogènes. Les résultats obtenus ont permis de démontrer qu’une combinaison, de tobramycine (TOB) et TO, permet d’inhiber significativement la croissance bactérienne d’un S. aureus résistant à la méthiciline (MRSA) résistant à la TOB et P. aeruginosa, co-cultivés en condition planctonique. Le deuxième volet de ma maîtrise visait à mesurer l’efficacité antibactérienne de FC04-100 en collaboration avec ma collègue Isabelle Guay. Pour ce projet, j’ai démontré l’efficacité de la combinaison FC04-100 et la gentamicine (GEN) contre un biofilm de S. aureus. Pour ce faire, j’ai utilisé une méthode de culture en microplaque 96 puits, permettant ainsi de former plusieurs bioflims et de tester plusieurs concentrations d’antibiotiques. Les résultats suite à l’exposition des biofilms à la combinaison TO-GEN ont démontré qu’il était possible de réduire significativement la viabilité bactérienne de S. aureus en biofilm. De plus, j’ai comparé l’efficacité de FC04-100 à TO dans un essai d’infection de cellules Calu-3 différenciées et infectées par une souche clinique de S. aureus SCV. Les résultats révèlent que ces deux composés diminuent significativement la viabilité bactérienne, et ce, en proportion similaire par rapport aux cellules infectées non traitées. L’ensemble des résultats obtenus dans ces deux projets a permis de démontrer clairement le potentiel antimicrobien de la TO et de son analogue FC04-100. Cette découverte apporte donc un nouveau squelette de molécule qui pourrait s’avérer utilisable comme antibiotique.

Κατά τη χρονική περίοδο 2006-2007 απομονώθηκαν συνολικά 952 στελέχη P. aeruginosa στο Μικροβιολογικό Εργαστήριο του ΠΓΝΠ. Επιλέχθηκαν για μελέτη 240 στελέχη, τα πρώτα δέκα από κάθε μήνα και ένα στέλεχος από κάθε ασθενή. Τα στελέχη απομονώθηκαν μετά από καλλιέργεια κλινικών δειγμάτων: τραυμάτων-υγρών, κεντρικών φλεβικών καθετήρων, αναπνευστικού συστήματος, ούρων, κοπράνων και αίματος. Τα κλινικά δείγματα προέρχονταν από ασθενείς που νοσηλεύονταν στη ΜΕΘ, τις Παθολογικές Κλινικές, τις Χειρουργικές Κλινικές, την Παιδιατρική Κλινική και προσέρχονταν στα Εξωτερικά Ιατρεία του ΠΓΝΠ. Φαινοτυπικές και μοριακές μεθόδοι χρησιμοποιήθηκαν για την επιδημιολογική διερεύνηση των στελεχών. Ανιχνεύθηκε ο βιότυπος, έγινε έλεγχος της ευαισθησίας στα αντιβιοτικά, έλεγχος της παραγωγής MBLs και ορολογική τυποποίηση των στελεχών. Οι μοριακές μέθοδοι περιλάμβαναν την ανίχνευση των γονιδίων blaVIM, exoY, exoT, exoS και exoU με PCR, τυποποίηση του γονιδίου blaVIM με ανάλυση της αλληλουχίας και εφαρμογή των μεθόδων PFGE (SpeI) και MLST ταυτοποίηση κλώνων. Τα περισσότερα στελέχη εμπλέκονταν σε λοιμώξεις (65,42%). Τα περισσότερα δείγματα προήλθαν από τη ΜΕΘ (92/240, 38%), σημαντικό ποσοστό των οποίων αφορούσε τη χλωρίδα των ασθενών (56/92, 61%). Τα περισσότερα στελέχη ήταν MDRPA (63,33%) και άνηκαν στον ορότυπο Ο11 (49,16%). Το 33% των ιμιπενέμη ανθεκτικών στελεχών ήταν blaVIM θετικά (κυρίως blaVIM2, και blaVIM1). Με την PFGE τα στελέχη διακρίθηκαν σε 5 κύριους τύπους a, d, b, c και s, με επικρατούντες τους a (33,75%) και d (13,75%). Με την MLST τα στελέχη διακρίθηκαν κυρίως στους δύο παγκόσμιους κλώνους ST235 (PFGE τύποι a, d και b) και ST111 (PFGE τύπος b). Η παρούσα μελέτη αναδεικνύει μία επιδημική έξαρση από MDRPA στο ΠΓΝΠ. Τα MDRPA ανήκαν κυρίως στους PFGE τύπους a και d του ορότυπου Ο11 και κλώνου ST235, με γονοτυπικό προφίλ exoU +/exoS - που επικρατούσαν στη ΜΕΘ. Η παρατήρηση ότι τα περισσότερα στελέχη που απομονώθηκαν από δείγματα αποικισμού των ασθενών (49/83) ανήκαν στον κλώνο ST235 υποδεικνύει ότι ο αποικισμός των ασθενών της ΜΕΘ συμβάλλει στη λοίμωξη από στελέχη P. aeruginosa και στη διασπορά τους στις άλλες κλινικές του νοσοκομείου. Το γεγονός ότι τα περισσότερα των στελεχών (18/33) του PFGE τύπου d (ST235) φέρουν το γονίδιο blaVIM2 ενισχύει την άποψη ότι η κλωνική διασπορά διαδραμάτισε ρόλο στην επιδημική έξαρση από ιμιπενέμη-ανθεκτικά στελέχη P. aeruginosa. / During the period 2006-2007 a total of 952 P. aeruginosa strains were isolated in the Microbiology Laboratory of the University Hospital of Patras. Two hundred and forty, the first ten from every month no replicate isolates (one isolate per patient), were selected to be studied further. The strains were isolated after inoculation of clinical specimens: wound-liquids, intravenous catheters, respiratory samples, urine, stool and blood. P. aeruginosa was identified by standard phenotypic methods. The clinical samples were collected from patients hospitalized in the ICU, Internal Medicine, Surgical Units, Pediatric Unit and the Department of Outpatients. Phenotypic and molecular methods were applied for the epidemiological study. Phenotypic methods were: antibiotic susceptibility testing, metallo-beta-lactamases (MBL) production and serotyping. The molecular methods included detection of genes blaVIM, exoY, exoT, exoS, exoU by PCR, blaVIM gene sequencing, PFGE (SpeI) and MLST. The majority of isolates were infection-related (65,42%). Most of them were recovered from ICU patients (92/240, 38%), 61% (56/92) of which were colonizing isolates. Most strains were MDRPA (63,33%) and belonged to serotype O11 (49,16%). Thirty three percent (33%) of imipenem non-susceptible isolates were blaVIM positive (specifically blaVIM2, and blaVIM1). PFGE exhibited five main types: a, d, b, c and s [predominant a (33,75%), d (13,75%)]. By MLST, the strains were classified mainly in the two international clones ST235 (PFGE types a, d and b), and ST111 (PFGE type b). The present study revealed an outbreak of MDRPA in the University Hospital of Patras. MDRPA belonged mainly to PFGE types a and d of serotype O11 and clone ST235, showing the profile exoU +/exoS -, and predominaded in ICU. The observation that most colonizing isolates (49/83) belonged to ST235 indicates that colonization during ICU hospitalization contributes to infection and spread of MDRPA to other wards. The fact that the majority (18/33) of PFGE type d strains (ST235) carry blaVIM2 gene, reinforces that clonal spread may have played a role in the outbreak of imipenem non-susceptible P. aeruginosa strains.

The sialidases are a group of glycosyl hydrolases that specifically remove terminal sialic acid (Neu5Ac) residues from various glycans. In the two common human pathogenic bacteria Streptococcus pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa, these enzymes have been shown to be key virulence factors directly involved in bacterial colonization and infection. However, little is known about their detailed structural and mechanistic features and lack of this information significantly slows down the progress of new drug discovery targeting these enzymes. Therefore, we embarked structural and kinetic studies towards the three distinct sialidases (designated as NanA, NanB and NanC) from S. pneumoniae, as well as the putative sialidase (designated as PaNA) from P. aeruginosa. Full-length NanA failed to crystallize due to the presence of some natively disordered regions. The catalytic domain of NanA (CNanA) was therefore subcloned, which was crystallized and the structure was determined to 1.5 Å. CNanA exists as a dimer with close contacts between the two monomers. The second pneumococcal sialidase NanB only shares 24% sequence identity with NanA. Crystal structure of NanB was also determined to 1.7 Å, which exhibits a multi-domain monomeric architecture. In general, the core catalytic domain of both CNanA and NanB adopts the classic six- bladed β-propeller fold (or called sialidase fold), with a set of highly conserved residues stacking around the proposed active sites. NanC is a close homologue of NanB, sharing over 50% sequence identity. However, NanC crystallization is not successful so far. To compare the three sialidases in more detail, a computational NanC model was made based on the structure of NanB. Mapping of the active sites of CNanA and NanB was achieved using Neu5Ac2en, a general sialidase inhibitor as the probe. Although sharing many common features, NanA, NanB and NanC present different topologies around the catalytic centre, give these enzymes a high level of diversity in enzymatic kinetics, substrate specificity and catalytic properties. NMR studies show that NanA acts as a classic hydrolytic sialidase; while NanB is found to be an intermolecular trans-sialidase like the leech sialidase; NanC, however, handles multiple catalytic roles efficiently, which include releasing Neu5Ac2en from α2,3- sialyllactose and hydration of Neu5Ac2en to Neu5Ac with high efficiency. S. pneumoniae thus expresses NanA, NanB and NanC for disparate but cooperative roles. Such a working pattern of three sialidases in one microbe is unusual in nature, which might be essential for pneumococcal pathogenesis at various stages. Based on the crystal structures of CNanA and NanB, preliminary work towards S. pneumoniae sialidases inhibitor design is under way, in which, a variety of techniques, such as the fluorescence-based thermal shift assay, NMR spectroscopy, computational docking and X-ray crystallography, are incorporated in. The crystal structure of PaNA was determined to 1.9 Å. This protein appeared to be a unique trimer in crystal that is associated, in part, by the immunoglobulin-like trimerization domain around a three-fold crystallographic axis. The core catalytic domain of PaNA also presents the conserved sialidase fold. Surprisingly, no sialidase activity was detected with this enzyme. In addition, two key catalytic residues including one of the arginine in the arginine triad and the acid/base catalyst aspartic acid are missing in PaNA. In silico docking suggests that Phe129 may confer substrate selectivity towards pseudaminic acid, which is a specific carbohydrate superficially similar to Neu5Ac, but with different stereochemistry at the C-5 position. Site-directed mutagenesis further confirmed that mutation of Phe129 to alanine could turn PaNA into a poor sialidases. Moreover, the crystal structure of PaNA also indicates that His45, Tyr21 and Glu315 may form a charge relay to compensate the missing aspartic acid. Subsequent mutagenesis and NMR kinetic studies proved His45-Tyr21-Glu315 to be a novel charge relay taking the role of the acid/base catalyst. Therefore, PaNA could be a pseudaminidase with structural and mechanistic variations. This enzyme, together some other uncharacterized fellow proteins, might form a novel subclass in the sialidase superfamily. The various findings in the current projects provide meaningful insights towards several sialidases that have been linked to bacterial virulence, which may contribute to a more intensive understanding of S. pneumoniae and P. aeruginosa pathogenesis.