Bases genéticas e genômicas do sistema regulatório da expressão gênica CrrAB de Citrobacter freundii e sua relação com a resistência à polimixina e virulência

Abstract

A alta frequência de multirresistência aos antimicrobianos entre os bacilos Gram-negativos (BGNs) tem levado a uma dependência cada vez maior do uso de polimixinas, no entanto, os relatos de desenvolvimento de resistência a esses antimicrobianos são crescentes, assim como o seu uso. A modificação do lipopolissacarídeo (LPS) bacteriano, mediada por alguns sistemas de regulação da expressão gênica conhecidos como “two-component systems” (TCSs) em resposta a estímulos ambientais, é reconhecida como uma das principais mecanismos de resistência às polimixinas. Essas modificações na superfície celular bacteriana e o controle da expressão de genes de virulência por TCSs também resultam em alterações na virulência e patogenicidade dos BGNs. A amostra de Citrobacter spp. C156 foi recuperada de líquido pleural apresentando alto nível de resistência às polimixinas. O genoma da cepa C156 foi sequenciado previamente e o fenótipo de resistência associado a mutações nos genes crrAB, que codificam o TCS mais recentemente descrito. CrrAB está presente na maioria dos genomas de Klebsiella pneumoniae e em algumas linhagens de Enterobacteriaceae. Este estudo avaliou as bases genômicas e genéticas do sistema regulatório da expressão gênica CrrAB e seu fenótipode de virulência em Citrobacter spp. A identificação de a nível de espécie da cepa C156 foi confirmada neste estudo como Citrobacter freundii por Multilocus Phylogenetic Analysis (MLPA). As análises filogenéticas e de sintenia demonstraram que o sistema CrrAB, assim como os demais genes que compõe a região do locus crrAB, ocorre de maneira variável em Enterobacteriaceae, o mesmo padrão de distribuição foi observado a nível de linhagem para a espécie Citrobacter freundii. As proteínas CrrA e CrrB nos genomas de C. freundii apresentaram motivos bastante conservados. O conteúdo GC da região do locus crrAB é consideravelmente menor que o conteúdo médio de C. freundii, e a variação do conteúdo GC dessa região da cepa C156 em comparação à média do seu genoma foi de ~10%. crrAB foi ainda relacionado com o mobiloma da C156, sendo identificado como região relacionada a profago. Para verificar o fenótipo de virulência da cepa C156, a cepa C156 e ATCC’s de Citrobacter foram testadas em modelo de infecção em larvas de Galleria mellonella. A cepa Citrobacter freundii C156 apresentou uma dose-letal mediana de 4,87 x 104 UFCs/larva, uma concentração de inóculo menor quando comparada com as concentrações de LD50 de 9,8 x 105 UFCs/larva e 1,07 x 105 UFCs/larva das cepas ATCC’s 8090 e 43864, respectivamente. A avaliação do repertório de fatores de virulência das cepas utilizadas no ensaio de infecção demonstrou que as mesmas apresentam repertórios bastante similares. Os resultados obtidos demonstraram que a ocorrência do TCS CrrAB é variável e se dá a nível de linhagem na espécie Citrobacter freundii, indicando uma possível mobilidade desses genes e origem por transferência horizontal, estando na cepa C156 em uma região relacionada a profago. A resistência estável às polimixinas por mutação em TCS’s em Citrobacter não causa perda da aptidão bacteriana, podendo apresentar uma vantagem na virulência da cepa.