The emergence of vancomycin-resistant Staphylococcus aureus (VRSA) threatens global health. The mechanism of vancomycin resistance of VRSA without vanA gene acquisition was not fully elucidated. Therefore, we aimed to determine the mechanism of vancomycin resistance of VRSA besides that by vanA gene acquisition. In this study, we obtained vancomycin-resistant strains (V036-V64; MIC = 64 µg /ml) from susceptible strain (V036; MIC = 0.5 µg /ml) by exposure of vancomycin in vitro and examined the phenotypic characteristics and antibiotic susceptibility profiles of the resistant strain (V036-V64). To identify the genetic variations caused vancomycin resistance, we determined the complete genome sequences of V036 and V036-V64 and analyzed for single-nucleotide polymorphisms (SNPs) between two strains. Morphologically, V036-V64 had a twofold thicker cell wall compared with V036. Linezolid, rifampicin, and ceftaroline had similar MIC ranges against V036-V64 and V036, but V036-V64 showed lower susceptibilities to daptomycin and telavancin. We detected eight single-nucleotide polymorphisms differing between V036-V64 and V036: rimM (G16D), ssaA2 (G128A), rpsK (P60R), rpoB (R917C), walK (T492R), d-alanyl-d-alanine carboxypeptidase (L307I), vraT (A152V), and chromosome segregation ATPase (T440I). This study demonstrates that, under selective pressure, by the accumulation of mutations in genes related to cell wall synthesis, vancomycin-susceptible S. aureus can develop thicker cell walls and, hence, develop high vancomycin resistance. Thus, we highlight a novel vanA-negative mechanism for VRSA emergence.

中文翻译：

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基于全基因组测序的耐万古霉素金黄色葡萄球菌菌株的单核苷酸多态性

耐万古霉素金黄色葡萄球菌 (VRSA) 的出现威胁着全球健康。未获得 vanA 基因的 VRSA 对万古霉素耐药的机制尚未完全阐明。因此，我们旨在通过vanA基因获取来确定VRSA对万古霉素耐药的机制。在本研究中，我们通过体外暴露万古霉素从易感菌株（V036；MIC = 0.5 µg / ml）中获得了万古霉素耐药菌株（V036-V64；MIC = 64 µg / ml），并检查了表型特征和抗生素敏感性谱抗性菌株 (V036-V64)。为了鉴定引起万古霉素抗性的遗传变异，我们确定了 V036 和 V036-V64 的完整基因组序列，并分析了两个菌株之间的单核苷酸多态性 (SNP)。在形态上，V036-V64 的细胞壁比 V036 厚两倍。利奈唑胺、利福平和头孢洛林对 V036-V64 和 V036 的 MIC 范围相似，但 V036-V64 对达托霉素和特拉万星的敏感性较低。我们检测到 V036-V64 和 V036 之间不同的八个单核苷酸多态性：rimM (G16D)、ssaA2 (G128A)、rpsK (P60R)、rpoB (R917C)、walK (T492R)、d-丙氨酰-d-丙氨酸丙氨酸酶)、vraT (A152V) 和染色体分离 ATP 酶 (T440I)。该研究表明，在选择压力下，通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成对万古霉素的高度耐药性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。和头孢洛林对 V036-V64 和 V036 的 MIC 范围相似，但 V036-V64 对达托霉素和特拉万星的敏感性较低。我们检测到 V036-V64 和 V036 之间不同的八个单核苷酸多态性：rimM (G16D)、ssaA2 (G128A)、rpsK (P60R)、rpoB (R917C)、walK (T492R)、d-丙氨酰-d-丙氨酸丙氨酸酶)、vraT (A152V) 和染色体分离 ATP 酶 (T440I)。该研究表明，在选择压力下，通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成对万古霉素的高度耐药性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。和头孢洛林对 V036-V64 和 V036 的 MIC 范围相似，但 V036-V64 对达托霉素和特拉万星的敏感性较低。我们检测到 V036-V64 和 V036 之间不同的八个单核苷酸多态性：rimM (G16D)、ssaA2 (G128A)、rpsK (P60R)、rpoB (R917C)、walK (T492R)、d-丙氨酰-d-丙氨酸丙氨酸酶)、vraT (A152V) 和染色体分离 ATP 酶 (T440I)。该研究表明，在选择压力下，通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成对万古霉素的高度耐药性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。我们检测到 V036-V64 和 V036 之间不同的八个单核苷酸多态性：rimM (G16D)、ssaA2 (G128A)、rpsK (P60R)、rpoB (R917C)、walK (T492R)、d-丙氨酰-d-丙氨酸丙氨酸酶)、vraT (A152V) 和染色体分离 ATP 酶 (T440I)。该研究表明，在选择压力下，通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成对万古霉素的高度耐药性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。我们检测到 V036-V64 和 V036 之间不同的八个单核苷酸多态性：rimM (G16D)、ssaA2 (G128A)、rpsK (P60R)、rpoB (R917C)、walK (T492R)、d-丙氨酰-d-丙氨酸丙氨酸酶)、vraT (A152V) 和染色体分离 ATP 酶 (T440I)。该研究表明，在选择压力下，通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成对万古霉素的高度耐药性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成高度的万古霉素抗性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。通过与细胞壁合成相关的基因突变的积累，对万古霉素敏感的金黄色葡萄球菌可以形成更厚的细胞壁，从而形成高度的万古霉素抗性。因此，我们强调了 VRSA 出现的一种新的 vanA 阴性机制。