University of Khartoum

Genetic Analysis and Molecular basis of Multidrug Resistant Profile Exhibited by Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa

Genetic Analysis and Molecular basis of Multidrug Resistant Profile Exhibited by Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa

Show simple item record

dc.contributor Malik Suliman Mohamed en_US
dc.contributor.advisor Elamin Ibrahim Elneima en_US
dc.contributor.author Babiker, Mohamed Abdelrahman Hussain
dc.date 2018
dc.date.accessioned 2020-01-14T09:09:10Z
dc.date.available 2020-01-14T09:09:10Z
dc.date.submitted 2020
dc.identifier.uri http://khartoumspace.uofk.edu/123456789/27448
dc.description.abstract Background: Pseudomonas aeruginosa is known to be associated with resistance to practically all known antibiotics and is particularly problematic. The emergence of P. aeruginosa strains that are multi-resistant to β-lactams, aminoglycosides and quinolones becomes a serious problem. In order to understand MDR mechanism of P.aeruginosa, comparative genomic analysis and genetic feature should be defined. Objectives: The aim of this study was to determine the genomic profile and molecular characterization of multidrug resistant P.aeruginosa. Materials and Methods: This is a cross-sectional descriptive laboratory based analytical study in which 385 pre-identified P.aeruginosa clinical isolates were obtained from different Sudanese states. The isolates were re-examined and confirmed by biochemical tests and 16s rRNA, then subjected to antimicrobial susceptibility testing using disc diffusion method. DNA of 17 isolates were extracted by guanidine chloride method, 16s rRNA gene was amplified and DNA sequenced. Phylogenetic tree was constructed with another isolates (n=18) collected from NCBI. DNA of selected MDR isolate was extracted and its whole genome was sequenced. By using different bioinformatics tools, Whole genome of MDR isolate was assembled, annotated, announced and strain typing was determined using multilocus sequence typing, then subjected to comparative genomic with susceptible strains. Results: Two hundred (51.9%) isolates were confirmed as P.aeruginosa. The rate of resistance was 77.89%, 25.13%, 21.61%, 18.09%.5.53% and 4.52% for piperacillin, gentamicin, ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, and Polymyxin B respectively. The range of co-resistance among tested isolates was 2.5% - 23.5%. Eighteen per cent (36) of the tested isolates exhibited a MDR phenotype. Sequenced 16s rRNA genes were deposited to NCBI and the accession numbers were obtained, phylogenetic tree revealed that the isolates of this study were not in one cluster. The sequence type of the MDR strain was 235 indicating that it is circulating worldwide. Comparative genomic of MDR strain with susceptible strains revealed that, the core genes were shared by the three genomes but there were accessory genes that were strain-specific, and MDR genome has low CG% which makes it more susceptible to horizontal gene transfer. Prophage sequence was detected in MDR genome. There was no resistant island in MDR genome. One plasmid was detected but surprisingly contains no resistant gene for antipseudomonal drugs, that means, these genes were interspersed in the chromosome. 67 resistant genes were detected in MDR genome, 19 of them were found only in MDR genome. 48 genes were efflux pumps. Novel deleterious point mutation in gyrA gene has been detected at position D87G which is a known position behind quinolone resistance. Conclusion: There was a high rate of resistance to the first line of treatment. There were variations between MDR and susceptible strains regarding genome size, C+G% and number of antimicrobial resistant genes. It is expected that the main mechanism of resistance was through efflux pump with predominance of RND family. The MDR phenotype correlates with the presence of the relevant genes in MDR genome. Attribution of resistance to a specific mechanism may be difficult when more than one mechanism is involved. en_US
dc.language.iso en en_US
dc.publisher University of Khartoum en_US
dc.subject Genetic Analysis ; Molecular basis ; Multidrug Resistant Profile Exhibited ; Clinical Isolates; Pseudomonas aeruginosa en_US
dc.title Genetic Analysis and Molecular basis of Multidrug Resistant Profile Exhibited by Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa en_US
dc.type Thesis en_US
dc.Degree Ph.D en_US
dc.Faculty Pharmacy en_US
dc.description.arabic-abstract الخلفية: من المعروف أن الزائفة الزنجارية مرتبطة بمقاومة جميع المضادات الحيوية المعروفة تقريبًا. إن ظهور سلالات من الزائفة الزنجارية مقاومة لـمضادات بيتا-لاكتام و أمينوغليكوزايد و كوينولون أصبح مشكلة خطيرة. من أجل فهم آلية مقاومة الأدوية للزائفة الزنجارية التي تقاوم الأدوية المتعددة ، يجب دراسة التحليل الجينومي المقارن والخاصية الوراثية. الأهداف: كان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد الخصائص الجينومية والتوصيف الجزيئي للزائفة الزنجارية التي تقاوم الأدوية المتعددة. طرق البحث: في هذه الدراسة المقطعية الوصفية المبنية علي التحليل المعملي تم جمع 385 عزلة سريرية من الزائفة الزنجارية من ولايات سودانية مختلفة. تم إعادة فحص العزلات وتأكيدها من خلال اختبارات كيميائية حيوية و الحمض النووي الريبوسي الرايبوسومي 16s، ثم إخضعت لاختبار الحساسية لمضادات الميكروبات عن طريق إنتشار القرص. تم إستخراج الحمض النووي من 17 عزلة وذلك بإستخدام طريقة كلوريد القوانودين. تم تضخيم الحمض النووي الريبوسي الرايبوسومي 16s. ثم شيدت شجرة النشوء مع 18 عزلة اخرئ من الزائفة الزنجارية تم جمعها من المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. تم استخراج الحمض النووي للعزلة المقاومة للأدوية المتعددة المختارة ثم تم تحديد تسلسل الجينوم بأكمله . بإستخدام أدوات المعلوماتية الحيوية المختلفة ، تم تجميع الجينوم الكامل وتحديد الجينات الموجودة فيه وإعلانه وتحديد نوع سلاله العزلة وذلك بإستخدام التسلسل المتعدد الاقطاب، ثم إخضاع الجينوم لمقارنة مع سلالتين حساستين للادوية. النتائج: تم تأكيد 200 (51.9%) بأنها الزائفة الزنجارية. وكان معدل المقاومة 77.89 ٪ ، 25.13 ٪ ، 21.61 ٪ ، 18.09 ٪ .5.53 ٪ و 4.52 ٪ لبيبيراسيلين ، جنتاميسين ، سيبروفلوكساسين ، السيفتازيديم ، ميروبينيم ، وبوليميكسين ب على التوالي. كان المدى لمقاومة نفس العزلات لمجموعات مختلفة من مضادات الميكروبات يتراوح بين 2.5% إلي 23.5%. أظهرت 18٪ (36) من العزلات المختبرة نمطًا ظاهريًا مقاومًا للأدوية المتعددة. تم إيداع جينات الحمض النووي الرايبوزي الرايبوزومي الذي تم تحديد تسلسله إلي المركز الوطني لمعلومات التكنلوجيا الحيوية وتم الحصول علي الأرقم المتسلسلة لكل جين. كشفت شجرة النشوء أن عزلات هذه الدراسة لم تكن في مجموعة واحدة. كان رقم تسلسل السلالة المقاومة للأدوية المتعددة 235 وهذا يشير إلى أنها موجودة في العديد من دول العالم. أظهرت المقارنة الجينومية أن الجينات الأساسية تشترك فيها الجينومات الثلاثة ولكن كان هناك جينات خاصة بكل سلالة ، وأن الجينوم المقاوم للأدوية المتعددة يمتلك نسبة منخفضة من السايتوسينات للقوانوزينات CG)٪( مما يجعله أكثر عرضة لتقبل الإنتقال الجيني الأفقي. تم إكتشاف تسلسل حمض نووي لطليعة العاثية (Prophage) في الجينوم المقاوم للادوية المتعددة. لم يتم العثور علي جزيرة جينية لمقاومة الأدوية، كما تم إكتشاف بلازميد واحد لكن من المثير للدهشة أنه لا يحتوي علي اي جين لمضادات الزائفة الزنجارية ، مما يعني أن هذه الجينات منتشرة في الكروموسوم. تم الكشف عن 67 جين مقاوم للأدوية في الجينوم المقاوم للأدوية المتعددة، كما وجد أن 19 منها موجود فقط في الجينوم المقاوم للادوية المتعددة، وجد 48 جين منها عبارة عن مضخات تدفق. تم الكشف عن طفرة فريدة وضارة بالجين gyrA في موقع D87Gوهو موقع معروف يسبب المقاومة للكينولونات. الخلاصة: كانت هناك نسبة عالية من المقاومة للخط الأول من العلاج. كان هناك اختلاف بين السلالة المقاومة للأدوية المتعددة والسلالات الحساسة فيما يتعلق بحجم الجينوم ونسبة السايتوسينات للقوانوزينات وعدد الجينات المقاومة للأدوية. ومن المتوقع أن الآلية الرئيسية للمقاومة كانت من خلال مضخات التدفق مع وجود غلبة لعائلة RND. تم إكتشاف طفرة وراثية فريدة وضارة في الجين .gyrA يرتبط النمط الظاهري للمقاومة المتعددة بوجود الجينات ذات الصلة في الجينوم المقاوم للعديد من الأدوية، قد يكون إسناد المقاومة إلي آلية محددة صعبا في ظل وجود عدة آليات. en_US

Files in this item

Files Size Format View

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Share

Search DSpace


Browse

My Account