Horizontal transfer of multiple penicillin‐binding protein genes, and capsular biosynthetic genes, in natural populations of Streptococcus pneumoniae

Abstract

Multiply antibiotic-resistant serotype 23F isolates of Streptococcus pneumoniae are prevalent in Spain and have also been recovered recently in the United Kingdom and the United States. Analysis of populations of these isolates by multilocus enzyme electrophoresis, and restriction endonuclease cleavage electrophoretic profiling of penicillin-binding protein (PBP) genes, has demonstrated that these isolates are a single clone (Muñoz et al., 1991). Here we report studies of non-serotype 23F penicillin-resistant pneumococci isolated in Spain and the United Kingdom. One of the isolates expressed serotype 19 capsule but was otherwise indistinguishable from the serotype 23F clone on the basis of multilocus enzyme electrophoresis, antibiotic resistance profiling, and restriction endonuclease patterns of genes encoding PBP1A, PBP2B and PBP2X, a result which suggests that horizontal transfer of capsular biosynthesis genes had occurred. These same techniques revealed that six other resistant isolates, all expressing serotype 9 polysaccharide capsule, represent a clone. Interestingly, the chromosomal lineage of this clone is not closely related to the 23F clone; however, the serotype 9 and 23F clones harbour apparently identical PBP1A, -2B and -2X genes. To explain these data, we favour the interpretation that horizontal gene transfer in natural populations has distributed genes encoding altered forms of PBP1A, -2B and -2X to distinct evolutionary lineages of S. pneumoniae.

Multilocus sequence typing analysis of Streptococcus mutans strains with the cnm gene encoding collagen-binding adhesin

“…sing high collagen-binding rates (TLJ11-2, TLJ85-4, TLJ137-4 and TLJ9-1) ( A lack of correlation between serotypes and STs has been demonstrated in many bacterial species, such as Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis and Streptococcus agalactiae, and the horizontal transfer of capsular biosynthesis genes related to serotyping is speculated to be the reason (Coffey et al, 1991;Luan et al, 2005;Pettigrew et al, 2006;Swartley et al, 1997). In fact, we also reported the association of one ST with two serotypes in our previous work (Lapirattanakul et al, 2008;Nakano et al, 2007).…”

Vigilancia molecular de aislamientos invasores de Streptococcus pneumoniae resistentes a la penicilina en niños colombianos menores de 5 años.

“…En el mundo, el incremento en la prevalencia de aislamientos de S. pneumoniae resistentes a la penicilina se ha asociado con la naturaleza clonal de ciertas cepas resistentes, las cuales se han establecido como clones endémicos (1,13), o con la evolución local de aislamientos resistentes que, por medio de transformación genética y recombinación homóloga, adquieren marcadores de resistencia y por el efecto de la presión selectiva del antibiótico pueden proliferar y establecerse como una población clonal (11,13).…”

“…Los aislamientos con serotipos 14 (n=123) y 9V (n=11) se analizaron conjuntamente debido a que entre estos serotipos es un evento relativamente frecuente el intercambio de genes capsulares (11). 97 aislamientos con serotipo 14 y 9 con tipo capsular 9V conformaron el patrón B con 39 subtipos y se encontraron relacionados fenotípica y genotípicamente con el clon 3-España 9V (similitud genética >76%).…”

Caracterización molecular de aislamientos invasores de Streptococcus pneumoniae resistentes a la penicilina recuperados de pacientes adultos.

“…Esto ha permitido establecer una distribución regional de los clones 1 y 3; el clon 1-España 23F es más prevalente en la zona norte de América, mientras que el clon 3-España 9V se recupera con mayor frecuencia en la parte sur del continente (38).Según los patrones electroforéticos obtenidos en nuestro estudio, 83,3% de los aislamientos serotipo 14 y 71,5% del 9V están relacionados con el clon 3. El 40% de estos aislamientos expresaron el perfil PBP I encontrado en el clon 1, un ejemplo de la dispersión horizontal de determinantes de resistencia en S. pneumoniae como resultado de la transformación natural (36,39). El perfil PBP III se encontró en 50% de los aislamientos, principalmente en los del subtipo B3, y tenían un patrón de restricción del gen pbp 2b diferente al observado en el perfil I, resultado de eventos de recombinación genética que alteran el sitio de reconocimiento de la enzima pero no afectan el fenotipo de resistencia (15).…”