Mutations in DNA gyrase and topoisomerase IV subunits genes of Mycoplasma hominis isolates obtained in the territory of Saint Petersburg

Abstract

Mycoplasma hominis - бактерия, не имеющая клеточной стенки, обладающая очень маленьким геномом, колонизирующая преимущественно урогенитальный тракт человека и не способная существовать за пределами организма хозяина. M. hominis может переходить в патогенную форму и вызывать широкий спектр заболеваний. Ко многим препаратам M. hominis имеет природную устойчивость, а высокая частота мутаций обеспечивает формирование устойчивости к соединениям, применяемым для лечения микоплазмозов, в том числе и к фторхинолонам. В генах, кодирующих мишени фторхинолонов, гиразу и топоизомеразу IV, есть область, определяющая устойчивость к хинолонам. В связи с этим целью данной работы было выявление изолятов M. hominis, несущих мутации в генах субъединиц гиразы и топоизомеразы IV, и оценка их восприимчивости к фторхинолонам. Была исследована группа изолятов, выделенных на территории Санкт-Петербурга, для которой определили минимальные подавляющие концентрации ряда фторхинолонов, амплифицировали участки генов, ассоциированные с устойчивостью, провели секвенирование и анализ полученных последовательностей. В ходе выполнения данной работы было обнаружено множество впервые описанных однонуклеотидных полиморфизмов, в том числе характерных для двух и более исследованных изолятов. Кроме того, было выявлено несколько точечных мутации, ведущих к заменам аминокислот. Изоляты, несущие данные мутации, были устойчивы к нескольким фторхинолонам, но не было установлено статистически значимой связи между наличием этих мутаций и развитием устойчивости к фторхинолонам. Полученные данные свидетельствуют о том, что помимо мутаций в генах ферментов-мишеней, участвуют и другие факторы защиты от воздействия противомикробных препаратов.

Mycoplasma hominis is a bacterium that does not have a cell wall, has a very small genome, colonizes mainly the human urogenital tract and is unable to exist outside the host organism. M. hominis can become pathogenic and cause a wide range of diseases. M. hominis is naturally resistant to many drugs, and the high frequency of mutations ensures the formation of resistance to medications used for the treatment of mycoplasmosis, including fluoroquinolones. In the genes encoding the targets of fluoroquinolones, DNA gyrase and topoisomerase IV, there are quinolone resistance determining regions. In this connection the aim of this work was to identify M. hominis isolates carrying mutations in DNA gyrase and topoisomerase IV subunits genes and to assess their susceptibility to fluoroquinolones. A group of isolates obtained in the territory of Saint Petersburg was studied, for which the minimum inhibitory concentrations of a number of fluoroquinolones were determined, the gene regions associated with resistance were amplified, sequenced and analysed. In the course of this work many first described single-nucleotide polymorphisms were found including those which are characteristic of two or more studied isolates. In addition, several point mutations leading to amino acid substitutions have been identified. The isolates carrying these mutations were resistant to several fluoroquinolones, but no statistically significant relationship was found between the presence of these mutations and the development of resistance to fluoroquinolones. The data obtained indicate that in addition to mutations in the genes of target enzymes, other factors of protection from the effects of antimicrobial drugs are also involved.