Functional and Genetic characterization of new genomic islands from an E. coli strain associated with neonatal meningitis.

Enterobacteriaceae genomes evolve through mutations, rearrangements and horizontal gene transfer (HGT). The latter evolutionary pathway works through the acquisition DNA (GEI) modules of foreign origin that enhances fitness of the host to a given environment. The genome of E. coli IHE3034, a strain isolated from a case of neonatal meningitis, has recently been sequenced and its subsequent sequence analysis has predicted 18 possible GEIs, of which: 8 have not been previously described, 5 fully meet the pathogenic island definition and at least 10 that seem to be of prophagic origin. In order to study the GEI distribution of our reference strain, we screened for the presence 18 GEIs a panel of 132 strains, representative of E. coli diversity. Also, using an inverse nested PCR approach we identified 9 GEI that can form an extrachromosomal circular intermediate (CI) and their respective attachment sites (att). Further, we set up a qPCR approach that allowed us to determine the excision rates of 5 genomic islands in different growth conditions. Four islands, specific for strains appertaining to the sequence type complex 95 (STC95), have been deleted in order to assess their function in a Dictyostelium discoideum grazing assays. Overall, the distribution data presented here indicate that 16 IHE3034 GEIs are more associated to the STC95 strains. Also the functional and genetic characterization has uncovered that GEI 13, 17 and 19 are involved in the resistance to phagocitation by Dictyostelium d thus suggesting a possible role in the adaptation of the pathogen during certain stages of infection.

I genomi degli organismi della famiglia delle Enterobacteriaceae evolvono attraverso mutazioni, riarrangiamenti, e attraverso il meccanismo del trasferimento orizzontale di geni (HGT). Quest'ultima via evolutiva si esplica attraverso l'acquisizione, da parte del batterio ricevente, di moduli di materiale genetico di provenienti da altri microorganismi. Questi moduli donerebbero un vantaggio evolutivo ripsetto a determinate condizioni ambientali in cui si viene a trovare il batterio. L'analisi bioinformatica del genoma del ceppo di E. coli IHE3034 (isolato da un caso di meningite neonatale) ha ipotizzato la presenza di 18 isole genomiche (GEI) di cui: 8 mai descritte in precedenza e di cui 10 di origine profagica. Nel presente lavoro abbiamo effettuato uno studio della distribuzione di queste isole su 132 ceppi di E. coli rappresentativi di tutti i patotipi. Utilizzando un approccio basato sulla PCR abbiamo scoperto che 9 GEI sono ancora capaci di formare intermedi circolari (CI) e a sequenziare i rispettivi siti di ricombinazione. Inoltre utilizzando la PCR Real Time siamo riusciti a studiare le variazioni nella frequenza di excisione di 5 isole crescendo i batteri in diverse condizioni di crescita. Inoltre sono stati generati mutanti per delezione di 4 Isole specifiche di ceppi appartenenti al gruppo clonale 95 (STC95). I suddetti mutanti sono poi stati testati per la loro abilità di sopravvivenza alla fagocitosi da parte dell'amoeba Dictyostelium discoideum.