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Pan-transcriptomic analysis identified common differentially expressed genes of Acinetobacter baumannii in response to polymyxin treatments.
Molecular Omics ( IF 3.0 ) Pub Date : 2020-05-22 , DOI: 10.1039/d0mo00015a Mengyao Li 1 , Su Mon Aye , Maizbha Uddin Ahmed , Mei-Ling Han , Chen Li , Jiangning Song , John D Boyce , David R Powell , Mohammad A K Azad , Tony Velkov , Yan Zhu , Jian Li
Molecular Omics ( IF 3.0 ) Pub Date : 2020-05-22 , DOI: 10.1039/d0mo00015a Mengyao Li 1 , Su Mon Aye , Maizbha Uddin Ahmed , Mei-Ling Han , Chen Li , Jiangning Song , John D Boyce , David R Powell , Mohammad A K Azad , Tony Velkov , Yan Zhu , Jian Li
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Multidrug-resistant Acinetobacter baumannii is a top-priority Gram-negative pathogen and polymyxins are a last-line therapeutic option. Previous systems pharmacological studies examining polymyxin killing and resistance usually focused on individual strains, and the derived knowledge could be limited by strain-specific genomic context. In this study, we examined the gene expression of five A. baumannii strains (34654, 1207552, 1428368, 1457504 and ATCC 19606) to determine the common differentially expressed genes in response to polymyxin treatments. A pan-genome containing 6061 genes was identified for 89 A. baumannii genomes from RefSeq database which included the five strains examined in this study; 2822 of the 6061 genes constituted the core genome. After 2 mg L−1 or 0.75 × MIC polymyxin treatments for 15 min, 41 genes were commonly up-regulated, including those involved in membrane biogenesis and homeostasis, lipoprotein and phospholipid trafficking, efflux pump and poly-N-acetylglucosamine biosynthesis; six genes were commonly down-regulated, three of which were related to fatty acid biosynthesis. Additionally, comparison of the gene expression at 15 and 60 min in ATCC 19606 revealed that polymyxin treatment resulted in a rapid change in amino acid metabolism at 15 min and perturbations on envelope biogenesis at both time points. This is the first pan-transcriptomic study for polymyxin-treated A. baumannii and our results identified that the remodelled outer membrane, up-regulated efflux pumps and down-regulated fatty acid biosynthesis might be essential for early responses to polymyxins in A. baumannii. Our findings provide important mechanistic insights into bacterial responses to polymyxin killing and may facilitate the optimisation of polymyxin therapy against this problematic ‘superbug’.
中文翻译：
泛转录组学分析确定了鲍曼不动杆菌响应多粘菌素处理的常见差异表达基因。
耐多药鲍曼不动杆菌是最优先的革兰氏阴性病原体，多粘菌素是最后的治疗选择。以前检查多粘菌素杀伤和抗性的系统药理学研究通常集中在单个菌株上，并且衍生的知识可能受到菌株特异性基因组背景的限制。在这项研究中，我们检测了五种鲍曼不动杆菌菌株（34654、1207552、1428368、1457504 和 ATCC 19606）的基因表达，以确定响应多粘菌素处理的常见差异表达基因。为 89鲍曼不动杆菌鉴定了一个包含 6061 个基因的泛基因组来自 RefSeq 数据库的基因组，其中包括本研究中检查的五种菌株；6061个基因中的2822个构成了核心基因组。在 2 mg L -1或 0.75 × MIC 多粘菌素处理 15 分钟后，41 个基因通常被上调，包括那些涉及膜生物发生和稳态、脂蛋白和磷脂运输、外排泵和聚N 的基因。-乙酰氨基葡萄糖生物合成；六个基因通常被下调，其中三个与脂肪酸生物合成有关。此外，ATCC 19606 中 15 和 60 分钟的基因表达比较显示，多粘菌素处理导致氨基酸代谢在 15 分钟时发生快速变化，并在两个时间点对包膜生物发生产生扰动。这是对多粘菌素处理的鲍曼不动杆菌的第一次泛转录组研究，我们的结果表明，重塑的外膜、上调的外排泵和下调的脂肪酸生物合成可能对鲍曼不动杆菌对多粘菌素的早期反应至关重要. 我们的研究结果提供了关于细菌对多粘菌素杀死反应的重要机制见解，并可能有助于优化针对这种有问题的“超级细菌”的多粘菌素疗法。
更新日期：2020-05-22
中文翻译：
泛转录组学分析确定了鲍曼不动杆菌响应多粘菌素处理的常见差异表达基因。
耐多药鲍曼不动杆菌是最优先的革兰氏阴性病原体，多粘菌素是最后的治疗选择。以前检查多粘菌素杀伤和抗性的系统药理学研究通常集中在单个菌株上，并且衍生的知识可能受到菌株特异性基因组背景的限制。在这项研究中，我们检测了五种鲍曼不动杆菌菌株（34654、1207552、1428368、1457504 和 ATCC 19606）的基因表达，以确定响应多粘菌素处理的常见差异表达基因。为 89鲍曼不动杆菌鉴定了一个包含 6061 个基因的泛基因组来自 RefSeq 数据库的基因组，其中包括本研究中检查的五种菌株；6061个基因中的2822个构成了核心基因组。在 2 mg L -1或 0.75 × MIC 多粘菌素处理 15 分钟后，41 个基因通常被上调，包括那些涉及膜生物发生和稳态、脂蛋白和磷脂运输、外排泵和聚N 的基因。-乙酰氨基葡萄糖生物合成；六个基因通常被下调，其中三个与脂肪酸生物合成有关。此外，ATCC 19606 中 15 和 60 分钟的基因表达比较显示，多粘菌素处理导致氨基酸代谢在 15 分钟时发生快速变化，并在两个时间点对包膜生物发生产生扰动。这是对多粘菌素处理的鲍曼不动杆菌的第一次泛转录组研究，我们的结果表明，重塑的外膜、上调的外排泵和下调的脂肪酸生物合成可能对鲍曼不动杆菌对多粘菌素的早期反应至关重要. 我们的研究结果提供了关于细菌对多粘菌素杀死反应的重要机制见解，并可能有助于优化针对这种有问题的“超级细菌”的多粘菌素疗法。
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