Descripción estructural de proteínas mutadas del sistema AcrAB de la bomba de eflujo en aislados clínicos de Escherichia coli con diferentes patrones fenotípicos frente a Quinolonas y Fluoroquinolonas

Abstract

La resistencia a los antibióticos es un problema de salud pública a nivel mundial, que ha aumentado exponencialmente con el paso de los años. La expresión de diversos mecanismos de resistencia en bacterias como E. coli, ha generado la disminución de la efectividad de antibióticos y el incremento de las estancias hospitalarias. Uno de los mecanismos de resistencia son las bombas de eflujo, que funcionan expulsando el antibiótico hacia el medio extracelular para evitar la muerte bacteriana. Objetivo: Describir los posibles cambios estructurales en las proteínas mutadas del sistema AcrAB de la bomba de eflujo de los aislados clínicos de E. coli mediante análisis bioinformáticos de proteínas. Metodología: En este estudio se utilizaron cepas de E. coli de aislados clínicos pediátricos con patrones de resistencia frente a Ciprofloxacina y Ácido nalidíxico. Se identificaron los genes acrA y acrB de la bomba de eflujo AcrAB-TolC mediante PCR simple y Electroforesis. De estos aislados se escogieron a conveniencia 9 productos amplificados para secuenciar para cada gen. Por último, se utilizaron herramientas bioinformáticas para analizar cambios estructurales en las proteínas de los aislados utilizados, con respecto a la proteína nativa de cada gen. Resultados: En 63 de los 66 aislados clínicos se identificaron los genes acrA y acrB, y se confirmó la presencia de estos con la secuenciación de 9 aislados escogidos a conveniencia para el gen acrA y acrB, respectivamente. A partir de las secuencias obtenidas, se determinaron las regiones conservadas y posibles zonas de mutación con los alineamientos de las secuencias de ADN. Al traducir dichas secuencias alineadas a proteínas, se evidenciaron los cambios de aminoácidos, los cuales fueron demostrados con la predicción de las posibles estructuras secundarias de las proteínas AcrA y AcrB de los aislados estudiados. Conclusiones: Se describieron los posibles cambios estructurales de las proteínas AcrA y AcrB de la bomba de eflujo AcrAB-TolC de los aislados clínicos de E. coli y la presencia de cambios notorios en los aminoácidos de 8 aislados.

Antibiotic resistance is a public health problem worldwide, which has increased exponentially over the years. The expression of various resistance mechanisms in bacteria such as E. coli has led to a decrease in the effectiveness of antibiotics and the increase in hospital stays. One of the resistance mechanisms is efflux pumps, which work by expelling the antibiotic into the extracellular environment to prevent bacterial death. Objective: To describe the possible structural changes in the mutated proteins of the AcrAB system of the efflux pump of clinical isolates of E. coli by bioinformatic protein analysis. Methodology: E. coli strains of pediatric clinical isolates with resistance patterns against Ciprofloxacin and Nalidixic Acid were used in this study. The acrA and acrB genes of the AcrAB-TolC efflux pump were identified by simple PCR and electrophoresis. From these isolates, 9 amplified products were chosen for convenience for sequencing for each gene. Finally, bioinformatics tools were used to analyze structural changes in the proteins of the isolates used, concerning the native protein of each gene. Results: In 63 of the 66 clinical isolates, the acrA and acrB genes were identified, and their presence was confirmed by sequencing 9 isolates chosen at the convenience of the acrA and acrB gene, respectively. From the sequences obtained, the conserved regions and possible mutation zones were determined with the alignments of the DNA sequences. When translating said protein-aligned sequences, amino acid changes were evidenced, which were demonstrated with the prediction of the possible secondary structures of the AcrA and AcrB proteins of the isolates studied. Conclusions: The possible structural changes of the AcrA and AcrB proteins of the AcrAB-TolC efflux pump of E. coli clinical isolates and the presence of notorious changes in the amino acids of 8 isolates were described.