Community-acquired methicillin-resistant staphylococcus aureuseffects of subinhibitory concentrations of antibiotics on the proteome profile USA300 : pathogeneses and susceptibility

Resumen

Staphylococcus aureus is a causative agent of many severe infections in the health care setting. Strains of increased virulence such as the community acquired methicillin-resistant S. aureus (CA-MRSA), USA300 clone, have recently emerged and have the ability to infect even healthy individuals and are difficult to treat. This report addresses the response of USA300 clone to two subinhibitory concentrations (0.25 and 0.5MICs) of four clinically relevant antibiotics, linezolid, tigecycline, oxacillin and vancomycin, by using MS/MS-proteomics approach, which let us the analyses the 980 differentially expressed proteins by bioinformatics studies. This study enables a comprehensive overview of the proteome of this hypervirulent and resistance CA-MRSA-USA300 clone, and its response to antibiotic pressure. Unlike previous genome-wide transcriptome studies where it monitored changes on mRNA but not on protein level that directly reflect physiologically relevant adaptations. We focused on several groups of main proteins associated to mechanism of action of antibiotics (including mechanism of resistance) an pathogenesis. Here, we provide evidence at the proteome adaptation of USA300 independently of the mechanism of action of every antibiotic and the possible therapeutic effect on the USA300 of higher subinhibitory concentrations of several clinical used antibiotics. The higher subinhibitory (0.5MIC) concentrations appeared to be effective. According to their effects on the proteins involved in pathogenesis proteins, the vancomycin showed to be the less effective and the tigecycline the most effective. Tigecycline got to down-regulated the expression of the main virulence factor alfa-haemolysin Hla. The contrary, oxacillin up-regulated the expression of the virulence factor involved in the pathogenesis phenol-soluble-modulins (PSM) and panton-valentine-leukocidin (PVL) subunit F Luk-F . Overview, the USA300 clone is able to adapt itself to antibiotic pressure of subinhibitory concentrations, trying to maintain the necessary proteins to its "alive", such as mechanism of resistance and virulence proteins, at the same time that increase the stress response after exposition the antibiotic pressure. STAPHYLOCOCCUS AUREUS RESISTENTE A METICILINA ADQUIRIDO EN LA COMUNIDAD (SARM-AC): EFECTOS DE CONCENTRACIONES SUBINHIBITORIAS EN EL PERFIL PROTEÓMICO DE USA300. PATOGÉNESIS Y SUSCEPTIBILIDAD. Staphylococcus aureus es un agente causal de muchas infecciones graves en el ámbito de la atención de la salud. Las cepas de mayor virulencia, como el clon de S. aureus resistente a meticilina adquirido en la comunidad (SARM-AC), USA300, han surgido recientemente y tienen la capacidad de infectar incluso a personas sanas, además de ser difíciles de tratar. Este proyecto se refiere a la respuesta de este clon USA300 a dos concentraciones subinhibitorias (0.25 y 0.5CMIs) de cuatro antibióticos clínicamente relevantes, linezolid, tigeciclina, oxacilina y vancomicina, a través de espectrometría de masas en tándem (MS-MS), que nos ha permitido el análisis de 980 proteínas expresados diferencialmente, mediante estudios bioinformáticos. Este estudio permite una visión global del proteoma de esta cepa hipervirulenta y resistente de SARM-AC, y su respuesta a la presión antibiótica. A diferencia de los estudios de transcriptomica sobre todo el genoma, donde sólo son supervisados los cambios en mRNA, pero no a nivel de proteína, los estudios proteómicos reflejan directamente las adaptaciones fisiológicas en un contexto global. En este estudio, nos centramos en varios grupos de proteínas relacionadas con el mecanismo de acción de los antibióticos (incluyendo mecanismo de resistencia) y la patogénesis, proporcionando información sobre los mecanismos de adaptación del proteoma de USA300, independientemente del mecanismo de acción de los antibióticos y, el efecto terapéutico de altas concentraciones subinhibitorias de los antibióticos seleccionados en el proteoma de USA300. Las mayores concentraciones subinhibitorias (0.5CMI) parecieron ser eficaces. De acuerdo con sus efectos en las proteínas asociadas a la patogénesis, la vancomicina demostró ser el antibiótico menos eficaz y la tigeciclina el más eficaz. La tigeciclina disminuyó la expresión del principal factor de virulencia, alfa-hemolisina Hla. Oxacilina pareció aumentar la expresión de factores de virulencia implicados en la patogénesis, fenol-soluble-modulinas (PSM) y panton-valentine-leucocidina (PVL). El clon USA300 fue capaz de adaptarse a la presión antibiótica de estas concentraciones subinhibitorias, tratando de mantener las proteínas necesarias para "sobrevivir", como mecanismo de resistencia y factores de virulencia, al mismo tiempo que aumentó la respuesta al estrés tras la exposición a la presión antibiótica. STAPHYLOCOCCUS AUREUS RESISTENTES Á METICILINA ADQUIRIDOS NA COMUNIDADE (SARM-AC): EFECTOS DE CONCENTRACIÓNS SUB-INHIBITORIAS NO PERFIL PROTEÓMICO DE USA300. PATOGÊNESE E SUSCEPTIBILIDADE. Staphylococcus aureus é un axente causal de moitas infeccións graves na materia dos coidados da saúde. Cepas máis virulentas, como o clon resistente á meticilina adquirida na comunidade S. aureus (SARM-AC) USA300, xurdiron recentemente e teñen a capacidade de infectar mesmo as persoas saudabres, ademais de ser difícil de tratar. Este proxecto refírese a resposta do clon USA300 a dúas concentracións sub-inhibitórias (0.25 e 0.5CMIs) de catro antibióticos clinicamente relevantes, linezolid, tixeciclina, oxacilina e vancomiciña a través da análese proteômica de espectometria de masas en tándem (MS-MS), o que nos permitiu analizar 980 proteíñas diferencialmente expresados por medio de estudos bioinformáticos. Este estudo ofrece unha visión xeral do proteoma deste SARM-AC hipervirulento ea súa resposta á presión antibiótica. A diferenza con estudos transcriptómicos do xenoma onde só cambios na mRNA son monitorizados, pero ningún o nivel das proteíñas, os estudos proteômicos reflexan mellor as adaptacións fisiolóxicas nun contexto global. Nós concentrámonos en varios grandes grupos de proteíñas relacionadas co mecanismo de acción dos antibióticos (incluído mecanismo de resistencias) e a patoxénese. Proporcionando información sobre os mecanismos de adaptación do proteoma de USA300, independentemente do mecanismo de acción dos antibióticos, e o propio efecto terapéutico das concentracións sub-inhibitórias no clon USA300 destes mesmos antibióticos seleccionados. As mais altas (0.5CMI) concentracións sub-inhibitorias pareceron ser eficaces. Segundo os seus efectos sobre as proteíñas de virulencia e patoxénese, vancomiciña mostrou ser o menos eficaz namentres tixeciclina pareceu ser máis eficaz. A tixeciclina pareceu regular negativamente a expresión do factor de virulencia alfa-hemolisiña Hla. Mentres, oxacilina pareceu regular positivamente a expresión de factores de virulencia implicados na patoxénese, fenol-soluble moduliñas (PSM) e panton-valentine leukocidin- (PVL). USA300 clon foi capaz de adaptarse as concentracións sub-inhibitórias, tentando manter as súas proteíñas necesarias para a supervivencia, como pode ser o mecanismo de resistencia e factores de virulencia, mentres aumentou a resposta ao estrés despois desta exposición á presión antibiótica.