Study of tolerance, persistence and resistance mechanisms in nosocomial pathogens: search of new treatments targets

Abstract

[Resumen] Una de las mayores amenazas para la salud pública es el incremento de bacterias resistentes a los antimicrobianos. Dicho incremento se debe a múltiples factores, entre los que comienzan a destacar la existencia de poblaciones bacterianas tolerantes y/o persistentes a las condiciones de estrés, incluyendo el tratamiento antimicrobiano. A lo largo de la presente tesis doctoral se han analizado diversos mecanismos moleculares de persistencia y/o tolerancia bacteriana, destacando la red del quorum (sensing/quenching) y los sistemas toxina-antitoxina (TA) en aislamientos ambientales y clínicos. En relación con la red del quorum, llevamos a cabo estudios genómicos y de expresión ante condiciones de estrés en la cepa aislada de ambiente hospitalario aéreo Acinetobacter sp. 5-2AC02 (cercano a la especie A. towneri) destacando el cluster del metabolismo de la acetoína y caracterizando el regulador negativo, AcoN. Posteriormente, estudiamos la importancia de dicha red del quorum en el desarrollo de bacteriemia secundaria a neumonía en aislamientos clínicos de Acinetobacter baumannii. Finalmente, se realizaron estudios de caracterización funcional y análisis bacteriano de los sistemas toxina-antitoxina (TA) (como el módulo AbkB/AbkA y otros) en aislamientos de A. baumannii y Escherichia coli.

[Resumo] Unha das maiores ameazas para a saúde pública é o incremento de bacterias resistentes aos antimicrobianos. Devandito incremento débese a múltiples factores, entre os que comezan a destacar a existencia de poboacións bacterianas tolerantes e/ou persistentes ás condicións de estrés, incluíndo o tratamento antimicrobiano. Ao longo da presente tese doutoral analizáronse diversos mecanismos moleculares de persistencia e/ou tolerancia bacteriana, destacando a rede do quorum (sensing/quenching) e os sistemas toxina-antitoxina (TA) en illamentos ambientais e clínicos. En relación coa rede do Quorum, levamos a cabo estudos xenómicos e de expresión ante condicións de estrés na cepa illada de ambiente hospitalario aéreo Acinetobacter sp. 5-2AC02 (próximo á especie A. towneri) destacando o clúster do metabolismo da acetoína e caracterizando o regulador negativo, AcoN. Posteriormente, estudamos a importancia da devandita rede do quorum no desenvolvemento de bacteriemia secundaria a pneumonía en illamentos clínicos de Acinetobacter baumannii. Finalmente, realizáronse estudos de caracterización funcional e análise bacteriano dos sistemas toxina-antitoxina (TA) (como o módulo AbkB/AbkA e outros) en illamentos de A. baumannii e Escherichia coli.

[Abstract] One of the greatest current threats to public health is the rapid increase in the emergence of antibiotic resistant strains of bacteria. This increase is due to multiple factors, including the development of tolerant and/or persistent populations under stress conditions (e.g. antimicrobial treatment). The present thesis reports research investigating several molecular mechanisms of bacterial persistence and/or tolerance, particularly the quorum network (sensing/quenching) and toxin-antitoxin systems (TA), in both clinical and environmental isolates. In relation to the quorum network, we carried out genomic and expression studies with an airborne strain isolated from a hospital environment, Acinetobacter sp. 5- 2AC02 (closely related to A. towneri), and subjected to different stress conditions. We identified the acetoin metabolism cluster and characterized the negative regulator, AcoN protein. We then investigated the importance of the quorum network in clinical isolates of Acinetobacter baumannii in the development of secondary bacteraemia following pneumonia. Finally, we carried out functional characterization studies and examined toxinantitoxin (TA) systems (such as AbkB/AbkA among others) in strains of A. baumannii and Escherichia coli.