Characterization of the YgfB-mediated molecular mechanisms contributing to multidrug resistance of Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Pseudomonas aeruginosa ist ein weit in der Umwelt verbreitetes, Gramnegatives Stäbchen. Was Infektionen beim Menschen anbelangt, so verursacht es vor allem nosokomiale Infektionen wie Pneumonien, Verbrennungs- und Wundinfektionen sowie Bakteriämien bei immungeschwächten Patienten. Diese Infektionen sind häufig durch eine besondere Antibiotikaresistenz gekennzeichnet, da Pseudomonas aeruginosa über verschiedene intrinsische, erworbene und angepasste Resistenzmechanismen gegen Antibiotika verfügt. Ein in diesem Zusammenhang zentrales Enzym ist die β-Laktamase AmpC, die Penicilline und Cefalosporine inaktiviert. Interessanterweise steht die Aktivierung von AmpC in einem engen Zusammenhang mit einem zahlreiche Enzyme und Gene umfassenden Stoffwechselweg, über den die Peptidoglykane der Zellwand schrittweise ausgetauscht, metabolisiert und recycelt werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass das nicht charakterisierte Protein YgfB in ID40 zu einer hohen ampC-Expression beiträgt, indem es die Produktion der Amidase AmpDh3 unterdrückt (Eggers et al., 2022). Die grundsätzliche Frage dieser Studie war es, zu untersuchen, ob es einen Zusammenhang zwischen der Aktivität der durch die Gene dacB und creBC kodierten Proteine und der Stärke der durch YgfB vermittelten Hemmung der Produktion von AmpDh3 gibt. Es konnte gezeigt werden, dass YgfB eine erhöhte Aktivität der β-Laktamase AmpC sowie erhöhte minimale Hemmkonzentrationen für β-Laktam-Antibiotika bewirkt. Somit hat es einen signifikanten Einfluss auf die β-Laktamresistenz in ID40 und PA14. YgfB unterdrückt ampDh3 auf einer transkriptionellen Ebene, was sich auch auf Proteinebene widerspiegelt. Die Amidase AmpDh3 wiederum korreliert invers mit der Aktivität der β-Laktamase AmpC und der Antibiotikaresistenz. Es konnten zudem Hinweise für die zytoplasmatische Lokalisation von AmpDh3 gesammelt werden. Darüber hinaus konnte bestätigt werden, dass eine Mutation im dacB Gen von ID40 die β-Laktamresistenz erhöht. Allerdings hat diese Mutation keinen Einfluss auf die YgfB Produktion, erhöht jedoch um einen Faktor von etwa 2 die transkriptionelle Aktivität des ampDh3 Promotors auf unbekannte Art und Weise (in geringerem Ausmaß als durch YgfB). Das Zweikomponentensystem CreBC. trägt in einem gewissen Maße zur β-Laktamresistenz von ID40 bei, dieser Beitrag ist jedoch unabhängig von der Modulation der ampDh3-Expression. Die zentrale Rolle von ampR für die ampCvermittelte β-Laktamresistenz von ID40 und generell wurde bestätigt.