Klebsiella pneumoniae is the clinically most important species within the genus Klebsiella and, as a result of the continuous emergence of multi-drug resistant (MDR) strains, the cause of severe nosocomial infections. The decline in the effectiveness of antibiotic treatments for infections caused by MDR bacteria has generated particular interest in the study of bacteriophages. In this study, we characterized a total of 40 temperate bacteriophages (prophages) with a genome range of 11.454-84.199 kb, predicted from 16 carbapenemase-producing clinical strains of K. pneumoniae belonging to different sequence types, previously identified by multilocus sequence typing. These prophages were grouped into the three families in the order Caudovirales (27 prophages belonging to the family Myoviridae, 10 prophages belonging to the family Siphoviridae and 3 prophages belonging to the family Podoviridae). Genomic comparison of the 40 prophage genomes led to the identification of four prophages isolated from different strains and of genome sizes of around 33.3, 36.1, 39.6 and 42.6 kb. These prophages showed sequence similarities (query cover >90 %, identity >99.9 %) with international Microbe Versus Phage (MVP) (http://mvp.medgenius.info/home) clusters 4762, 4901, 3499 and 4280, respectively. Phylogenetic analysis revealed the evolutionary proximity among the members of the four groups of the most frequently identified prophages in the bacterial genomes studied (33.3, 36.1, 39.6 and 42.6 kb), with bootstrap values of 100 %. This allowed the prophages to be classified into three clusters: A, B and C. Interestingly, these temperate bacteriophages did not infect the highest number of strains as indicated by a host-range assay, these results could be explained by the development of superinfection exclusion mechanisms. In addition, bioinformatic analysis of the 40 identified prophages revealed the presence of 2363 proteins. In total, 59.7 % of the proteins identified had a predicted function, mainly involving viral structure, transcription, replication and regulation (lysogenic/lysis). Interestingly, some proteins had putative functions associated with bacterial virulence (toxin expression and efflux pump regulators), phage defence profiles such as toxin-antitoxin modules, an anti-CRISPR/Cas9 protein, TerB protein (from terZABCDE operon) and methyltransferase proteins.

中文翻译：

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位于16个产碳青霉烯酶的临床肺炎克雷伯菌的基因组中的40个噬菌体的基因组分析。

肺炎克雷伯氏菌是克雷伯菌属中临床上最重要的物种，并且由于多重耐药性（MDR）菌株的不断出现，导致了严重的医院感染。对于由MDR细菌引起的感染的抗生素治疗的有效性下降已经引起了对噬菌体研究的特别兴趣。在这项研究中，我们表征了总共40个温带噬菌体（噬菌体），其基因组范围为11.454-84.199 kb，这是由16种产碳青霉烯酶的肺炎克雷伯氏菌临床菌株预测的，这些菌株先前已通过多基因座序列类型鉴定。这些预言按照Caudovirales的顺序分为三个家族（属于Myoviridae家族的27个预言，属于Siphoviridae家族的10个噬菌体和属于Podoviridae家族的3个噬菌体）。通过对40个噬菌体基因组进行基因组比较，可以鉴定出从不同菌株中分离出的四个噬菌体，其基因组大小约为33.3、36.1、39.6和42.6 kb。这些提议分别显示了与国际微生物对噬菌体（MVP）（http://mvp.medgenius.info/home）聚类4762、4901、3499和4280的序列相似性（查询覆盖率> 90％，同一性> 99.9％）。系统发育分析表明，在研究的细菌基因组（33.3、36.1、39.6和42.6 kb）中，最常见的四类噬菌体的四类成员之间的进化接近性，自举值为100％。这样一来，就可以将先知归为三类：A，B和C。有趣的是，如宿主范围试验所示，这些温带噬菌体没有感染最多的菌株，这些结果可以由超感染排除机制的发展来解释。此外，对40个鉴定的噬菌体的生物信息学分析表明存在2363个蛋白。总共鉴定出59.7％的蛋白质具有预测功能，主要涉及病毒结构，转录，复制和调节（溶原/裂解）。有趣的是，某些蛋白质具有与细菌毒力有关的推定功能（毒素表达和外排泵调节剂），噬菌体防御概况，例如毒素-抗毒素模块，抗CRISPR / Cas9蛋白，TerB蛋白（来自terZABCDE操纵子）和甲基转移酶蛋白。这些结果可以用超感染排除机制的发展来解释。此外，对40个鉴定的噬菌体的生物信息学分析表明存在2363个蛋白。总共鉴定出59.7％的蛋白质具有预测功能，主要涉及病毒结构，转录，复制和调节（溶原/裂解）。有趣的是，某些蛋白质具有与细菌毒力有关的推定功能（毒素表达和外排泵调节剂），噬菌体防御概况，例如毒素-抗毒素模块，抗CRISPR / Cas9蛋白，TerB蛋白（来自terZABCDE操纵子）和甲基转移酶蛋白。这些结果可以用超感染排除机制的发展来解释。此外，对40个鉴定的噬菌体的生物信息学分析表明存在2363个蛋白。总共鉴定出的蛋白质中有59.7％具有预测功能，主要涉及病毒结构，转录，复制和调节（溶原/裂解）。有趣的是，某些蛋白质具有与细菌毒力有关的推定功能（毒素表达和外排泵调节剂），噬菌体防御概况，例如毒素-抗毒素模块，抗CRISPR / Cas9蛋白，TerB蛋白（来自terZABCDE操纵子）和甲基转移酶蛋白。鉴定出的蛋白质中有7％具有预测功能，主要涉及病毒结构，转录，复制和调控（溶原/裂解）。有趣的是，某些蛋白质具有与细菌毒力有关的推定功能（毒素表达和外排泵调节剂），噬菌体防御概况，例如毒素-抗毒素模块，抗CRISPR / Cas9蛋白，TerB蛋白（来自terZABCDE操纵子）和甲基转移酶蛋白。鉴定出的蛋白质中有7％具有预测功能，主要涉及病毒结构，转录，复制和调控（溶原/裂解）。有趣的是，某些蛋白质具有与细菌毒力有关的推定功能（毒素表达和外排泵调节剂），噬菌体防御概况，例如毒素-抗毒素模块，抗CRISPR / Cas9蛋白，TerB蛋白（来自terZABCDE操纵子）和甲基转移酶蛋白。