Participation of the arcRACME protein in self-activation of the arc operon located in the arginine catabolism mobile element in pandemic clone USA300

ABSTRACT Staphylococcus aureus pandemic clone USA300 has, in addition to its constitutive arginine catabolism (arc) gene cluster, an arginine catabolism mobile element (ACME) carrying another such cluster, which gives this clone advantages in colonisation and infection. Gene arcR, which encodes an oxygen-sensitive transcriptional regulator, is inside ACME and downstream of the constitutive arc gene cluster, and this situation may have an impact on its activation. Different relative expression behaviours are proven here for arcRACME and the arcACME operon compared to the constitutive ones. We also show that the artificially expressed recombinant ArcRACME protein binds to the promoter region of the arcACME operon; this mechanism can be related to a positive feedback model, which may be responsible for increased anaerobic survival of the USA300 clone during infection-related processes.

Aislamientos de Staphylococcus aureus sensibles a meticilina relacionados genéticamente con el clon USA300, ¿origen de los aislamientos SARM de genotipo comunitario en Colombia? / Methicillin-sensitive Staphylococcus aureus isolates related to USA300 clone: Origin of community-genotype MRSA in Colombia?

Introducción. USA300 es un linaje genético que se encuentra en aislamientos de Staphylococcus aureus sensibles (SASM) y resistentes a meticilina (SARM). Actualmente, en Colombia las infecciones por SARM en hospitales y en la comunidad son causadas principalmente por un clon con genotipo comunitario (SARM-GC) relacionado genéticamente con el clon USA300. El origen de esta variante es aún desconocido. Objetivo. Identificar y caracterizar aislamientos de S. aureus resistentes y sensibles a meticilina con el fin de aportar información para establecer un posible origen de los aislamientos SARM-GC en Colombia. Materiales y métodos. Se realizó una caracterización de aislamientos SASM relacionados con el clon USA300 detectados a partir de un análisis de 184 aislamientos de S. aureus (90 SARM y 94 SASM) causantes de infecciones. La relación genética de los aislamientos se determinó por electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE), tipificación de secuencias multilocus (MLST) y tipificación del gen de la proteína A ( spa ). Resultados. De los 184 aislamientos, 27 (14,7 %) presentaron características moleculares y relación genética con el clon USA300, y de ellos, 18 fueron SARM y nueve fueron SASM. Todos los aislamientos SARM relacionados con este clon albergaban un casete estafilocócico cromosómico mec (SCC mec ) IVc (3.1.2). En ningún aislamiento SASM se detectaron secuencias remanentes de SCC mec o una duplicación del sitio att B que evidenciaran la pérdida del casete. Conclusión. El origen de los aislamientos SARM-GC en Colombia probablemente se encuentre en la diseminación de clones SASM relacionados con el clon USA300 que adquirieron el SCC mec IVc posteriormente.

Introduction: USA300 is a genetic lineage found both in methicillin-resistant (MRSA) and methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA) isolates. In Colombia, hospital and community MRSA infections are caused by a USA300-related community genotype MRSA (CG-MRSA) clone. The genetic origin of this clone is unknown yet. Objective: To identify and characterize methicillin-resistant (MRSA) and methicillin-sensitive S. aureus (MSSA) isolates in order to improve the information about the origin of the CG-MRSA isolates in Colombia. Materials and methods: USA300-related MSSA isolates were detected and characterized from a study of 184 S. aureus isolates (90 MRSA and 94 MSSA) recovered from infections. The genetic relatedness of the isolates was established by means of pulsed field gel electrophoresis (PFGE), multilocus sequence typing (MLST) and protein A gene typification ( spa typing). Results: Among 184 isolates, 27 (14.7%) showed molecular characteristics and genetic relationship with the USA300 clone, of which 18 were MRSA and nine were MSSA. All USA300-related MRSA harbored Staphylococcal cassette chromosome mec (SCC mec ) IVc (3.1.2). In the MSSA isolates, SCC mec remnants or att B duplicate sites were not detected. Conclusions: In Colombia, the CG-MRSA isolates probably originated in the dissemination of an USA300-related MSSA clone which later acquired SCC mec IVc.

Design of two molecular methodologies for the rapid identification of Colombian community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates / Diseño de dos metodologías moleculares para la rápida identificación de aislamientos de Staphylococcus aureus resistente a meticilina asociados a la comunidad en Colombia

Introduction. Community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA) infections are found with increasing the frequency, both in healthy individuals in the community and in hospitalized patients. In Colombia and the Andean region, CA-MRSA isolates have a genetic background that is related to the pandemic USA300 clone. Objective. Two molecular methods are designed and standardized for the rapid differentiation of Colombian community-acquired and hospital-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (HA-MRSA) isolates. Materials and methods. Two molecular methods were standardized for the identification of CA-MRSA isolates. The first method was based on the differential digestion of the carbamate kinase (arcC)and guanylate kinase (gmk) genes in the sequences type 5 (ST5) in the HA-MRSA isolates and 8 (ST8) in the CA-MRSA isolates. The second method was based on the PCR amplification of 5 specific virulence factors found in CA-MRSA and HA-MRSA isolates. The specificity and precision of each method were evaluated using 237 clinical MRSA isolates. Results. The first method identified 100% and 93.2% of the CA-MRSA and HA-MRSA isolates, respectively. The second method also correctly identified the two isolates types (CA-MRSA and HA-MRSA). Conclusions. These two methods are a convenient alternative for the rapid identification of the CA-MRSA isolates, compared with other techniques such as pulsed field gel electrophoresis and multilocus sequence typing, which are time-consuming and more expensive.

Introducción. Los aislamientos de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina asociado a la comunidad (SARM-AC), están aumentando la frecuencia de infecciones en personas sanas de la comunidad y en pacientes hospitalizados. En Colombia y en la región andina estos aislamientos tienen un componente genético relacionado con el clon pandémico USA300. Objetivo. Diseñar y estandarizar dos metodologías para la diferenciación rápida de aislamientos colombianos de S. aureus resistente a la meticilina asociado a la comunidad de los asociados al hospital (SARM-AH). Materiales y métodos. Se estandarizaron dos metodologías moleculares para la identificación de aislamientos de S. aureus resistente a la meticilina asociado a la comunidad. La primera se basa en la digestión diferencial con tres enzimas de restricción de los genes cinasa de carbamato (arcC)y cinasa de guanilato (gmk)para los tipos de secuencia 5 (ST5) y 8 (ST8), correspondientes a aislamientos de S. aureus resistente a la meticilina asociado al hospital y asociado a la comunidad, respectivamente. La segunda se basa en la amplificación por reacción en cadena de la polimerasa de cinco factores de virulencia que se encuentran de manera diferencial en estos aislamientos. Las dos metodologías fueron validadas en 237 aislamientos clínicos de S. aureus resistente a la meticilina. Resultados. Con la primera metodología se identificaron el 100 % y 93,2 % de los aislamientos de S. aureus resistente a la meticilina asociado a la comunidad y asociado al hospital, respectivamente. Con la segunda metodología se identificaron correctamente los dos tipos de aislamientos. Conclusiones. Estas dos metodologías son una buena alternativa en términos de ahorro en tiempo y dinero comparadas con otras técnicas, como la electroforesis en campo pulsado y la tipificación de secuencias multilocus para la rápida identificación de aislamientos de S. aureus resistente a la meticilina asociado a la comunidad en Colombia.

Colonización por Staphylococcus aureus resistente a la meticilinaen una unidad de cuidados intensivos de adultos de un hospitalcolombiano: caracterización fenotípica y molecular con detecciónde un clon de circulación en la comunidad / Methicillin-resistant Staphylococcus aureus colonization in a Colombian hospital intensive care unit: phenotypic and molecular characterization

Introducción. Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) causa infecciones adquiridas en la comunidad y en el ámbito hospitalario. El ser portador de SARM se ha descrito como factor de riesgo para desarrollar infección clínica. Objetivo. Caracterizar la colonización por SARM en pacientes adultos de una unidad de cuidados intensivos colombiana, utilizando herramientas de biología molecular.Materiales y métodos. Entre febrero de 2007 y febrero de 2008 se tamizaron mediante hisopado nasofaríngeo, 705 pacientes al ingresar a la unidad de cuidados intensivos, de los cuales, 683 (96,9%) fueron seguidos semanalmente y al egreso de la unidad. Se determinó el perfil de sensibilidad de los aislamientos a 11 antibióticos por el método de dilución en agar; el 62,0% de los aislamientos de SARM fueron caracterizados genética y molecularmente. Resultados. Se tamizaron 705 pacientes al ingreso; 182 (25,8%) estaban colonizados por S. aureus, de los cuales, 51 (7,2%) eran resistentes a la meticilina. Se hizo el seguimiento durante la estancia en la unidad de cuidados intensivos a 683 pacientes, de los cuales, 62 (9,1%) fueron colonizados por SARM en dicha unidad. La prevalencia del clon chileno fue de 76,5% al ingreso y de 88,9% durante la estancia. El 16,0% de los pacientes colonizados desarrollaron algún tipo de infección por SARM. Se encontraron tres pacientes colonizados con SARM adquirido en la comunidad, los cuales fueron positivos para la leucocidina Panton-Valentine (Panton-Valentine leukocidin, PVL). Conclusiones. El 7,2% de los pacientes que ingresaron a la unidad de cuidados intensivos estaban colonizados con SARM. Éste es el primer reporte de colonización por aislamientos de SARM-ST8-SCCmec IVc adquirido en la comunidad y relacionado genéticamente con el clon pandémico USA300-0114 en Colombia.

Introduction. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) cause nosocomial and community infections. MRSA colonization in hospitals has been described as an important risk factor during hospitalization. Objective. The colonization characteristics of MRSA was described using the tools of molecular biology. Materials and methods. Between February 2007 and February 2008, 705 patients entering a Colombian intensive care unit (ICU) were screened for MRSA by taking nasopharyngeal samples. For 683 of these patients, a weekly follow-up was provided after they left the ICU. The susceptibility of each S. aureus isolate was tested against 11 antibiotics using agar dilution methods. Sixty two percent (62.0%) of the MRSA isolates were characterized at genetic and molecular level with the detection of resistant genes, SCCmec typing using PCR and the genetic profile with pulsed field gel electrophoresis (PFGE). Results. Of the 705 patients screened at entry to the ICU, 182 (25.8%) were colonized by S. aureus, and of these, 51 (7.2%) were MRSA. Of the 683 patients with follow-up, 62 (9.1%) were infected by MRSA contracted in the hospital ICU. The prevalence of the Chilean clone was 76.5% at entry and 88.9% for follow-up patients. Of the 113 patients colonized with MRSA, nosocomial infection was present in 18 patients (16.0%). Three community-acquired MRSA isolates related to the USA300-0114 pandemic clone were identified. These were also positive for Panton-Valentine leucidin cytotoxin genes of S.aureus. Conclusions. This is the first report in Colombia of patients colonized with CA-MRSA-ST8-SCCmec IVc isolates, and it is a probable source of dissemination of this bacteria in Colombian hospitals.