A DHA14 drug efflux gene from Xanthomonas albilineans confers high-level albicidin antibiotic resistance in Escherichia coli

Aims: Identification of a gene for self-protection from the antibiotic-producing plant pathogen Xanthomonas albilineans, and functional testing by heterologous expression. Methods and Results: Albicidin antibiotics and phytotoxins are potent inhibitors of prokaryote DNA replication. A resistance gene (albF) isolated by shotgun cloning from the X. albilineans albicidin-biosynthesis region encodes a protein with typical features of DHA14 drug efflux pumps. Low-level expression of albF in Escherichia coli increased the MIC of albicidin 3000-fold, without affecting tsx-mediated albicidin uptake into the periplasm or resistance to other tested antibiotics. Bioinformatic analysis indicates more similarity to proteins involved in self-protection in polyketide-antibiotic-producing actinomycetes than to multi-drug resistance pumps in other Gram-negative bacteria. A complex promoter region may co-regulate albF with genes for hydrolases likely to be involved in albicidin activation or self-protection. Conclusions: AlbF is the first apparent single-component antibiotic-specific efflux pump from a Gram-negative antibiotic producer. It shows extraordinary efficiency as measured by resistance level conferred upon heterologous expression. Significance and Impact of the Study: Development of the clinical potential of albicidins as potent bactericidial antibiotics against diverse bacteria has been limited because of low yields in culture. Expression of albF with recently described albicidin-biosynthesis genes may enable large-scale production. Because albicidins are X. albilineans pathogenicity factors, interference with AlbF function is also an opportunity for control of the associated plant disease.

Playing catch-up with Escherichia coli:using yeast to increase success rates in recombinant protein production experiments

Several host systems are available for the production of recombinant proteins, ranging from Escherichia coli to mammalian cell-lines. This article highlights the benefits of using yeast, especially for more challenging targets such as membrane proteins. On account of the wide range of molecular, genetic, and microbiological tools available, use of the well-studied model organism, Saccharomyces cerevisiae, provides many opportunities to optimize the functional yields of a target protein. Despite this wealth of resources, it is surprisingly under-used. In contrast, Pichia pastoris, a relative new-comer as a host organism, is already becoming a popular choice, particularly because of the ease with which high biomass (and hence recombinant protein) yields can be achieved. In the last few years, advances have been made in understanding how a yeast cell responds to the stress of producing a recombinant protein and how this information can be used to identify improved host strains in order to increase functional yields. Given these advantages, and their industrial importance in the production of biopharmaceuticals, I argue that S. cerevisiae and P. pastoris should be considered at an early stage in any serious strategy to produce proteins.

A molecular analysis of the interactions of escherichia coli and macrophages

Escherichia coli (E.coli) is a diverse bacterial species that primarily forms a beneficial symbiotic relationship with the host in the human lower gastrointestinal track (GIT), however it can also be pathogenic in this environment. Furthermore, some strains can diverge from the GIT and occupy niches such as the urinary tract. In all these environments, E. coli interacts with the immune system and macrophages represent the front line of the innate immune system. In this study we characterise the immune response by macrophages to E. coli infection. It was shown that E. coli broadly provoke a similar cytokine response during macrophages infection and furthermore are degraded primarily by the phagocytosis pathway. Recently a new group of E. coli called Adherent Invasive Escherichia coli (AIEC) has been described. AIEC are present in the guts of Crohn’s disease (CD) patients at a higher frequency than in healthy patients. AIEC can replicate in macrophages but the mechanism for this is not fully understood. The processing of AIEC by macrophages was investigated and it was shown that AIEC only replicated in permissive macrophages. Furthermore, even in a permissive macrophages AIEC are trafficked through macrophages in a similar manner to commensal E. coli. This supports the hypothesis that AIEC are highly similar to commensal E. coli and only cause pathogenicity when present in the permissive environment of the gut of CD patients. Replication in macrophages requires functioning metabolic pathways and it was identified that glycolysis is important for AIEC survival in macrophages. AIEC mutants without a fully functioning glycolysis pathway induced less IL-1β cytokine release from macrophages than wild type strain suggesting that metabolism plays a role in inflammasome activation. Furthermore, AIEC mutants that could not produce the glycolytic end product acetate induced significantly reduced IL-1β release during infection. This suggest that the acetate molecule or a phenotypic effect of its production may be a driver of IL-1β release from AIEC infected macrophages. The interaction of uropathogenic E. coli (UPEC) with macrophages was also investigated. UPEC induced very high levels of cytotoxicity in human macrophages which was shown to be dependent on the production of the pore forming toxin α-hemolysin. However, UPEC did not induced high levels of cytotoxicity in murine macrophages suggesting there are species specific sensitivity to α-hemolysin that should be considered when studying UPEC pathogenicity in murine models.

Molecular characterization of extended-spectrum cephalosporin-resistance in Escherichia coli in pigs on-farm and from clinical cases throughout Quebec, Canada during 16 years

Le développement de la multirésistance chez Escherichia coli est un problème important en médecine animale et humaine. En outre, l’émergence et la diffusion des déterminants de résistance aux céphalosporines à larges spectres de troisième génération (ESCs) parmi les isolats, incluant des céphalosporines essentielles en médecine humaine (ex. ceftriaxone et ceftiofur), est un problème majeur de santé publique. Cette thèse visait trois objectifs. D’abord étudier la dynamique de la résistance aux antimicrobiens (AMR) ainsi que la virulence et les profils génétiques de la AMR des E. coli isolées de porcs recevant une nourriture post-sevrage supplémentée avec de la chlortétracycline et de la pénicilline G, et, accessoirement, évaluer les effets d'additifs alimentaires sur cette dynamique en prenant pour exemple d'étude un minéral argileux, la clinoptilolite, étant donné son possible lien avec le gène blaCMY-2 qui confère la résistance au ceftiofur. L'objectif suivant était d'investiguer les mécanismes menant à une augmentation de la prévalence du gène blaCMY-2 chez les porcs qui reçoivent de la nourriture médicamentée et qui n'ont pas été exposés au ceftiofur Ici encore,nous avons examiné les effets d’un supplément alimentaire avec un minéral argileux sur ce phénomène. Enfin, notre dernier objectif était d’étudier, dans le temps, les génotypes des isolats cliniques d'E. coli résistant au ceftiofur, isolés de porcs malades au Québec à partir du moment où la résistance au ceftiofur a été rapportée, soit de 1997 jusqu'à 2012. Dans l'étude initiale, la prévalence de la résistance à 10 agents antimicrobiens, incluant le ceftiofur, s’accroît avec le temps chez les E.coli isolées de porcelets sevrés. Une augmentation tardive de la fréquence du gène blaCMY-2, encodant pour la résistance au ceftiofur, et la présence des gènes de virulence iucD et tsh a été observée chez les isolats. La nourriture supplémentée avec de la clinoptilolite a été associée à une augmentation rapide mais, par la suite, à une diminution de la fréquence des gènes blaCMY-2 dans les isolats. En parallèle, une augmentation tardive dans la fréquence des gènes blaCMY-2 et des gènes de virulence iucD et tsh a été observée dans les isolats des porcs contrôles, étant significativement plus élevé que dans les porcs ayant reçu l'additif au jour 28. La diversité, au sein des E. coli positives pour blaCMY-2 , a été observée au regard des profils AMR. Certaines lignées clonales d'E.coli sont devenues prédominantes avec le temps. La lignée clonale du phylotype A prédominait dans le groupe supplémenté, alors que les lignées clonales du phylotype B1, qui possèdent souvent le gène de virulence iucD associé aux ExPEC, prédominaient dans le groupe contrôle. Les plasmides d'incompatibilité (Inc) des groupes, I1, A/C, et ColE, porteurs de blaCMY-2, ont été observés dans les transformants. Parmi les souches cliniques d'E.coli ESC-résistantes, isolées de porcs malades au Québec de 1997 à 2012, blaCMY-2 était le gène codant pour une β-lactamase le plus fréquemment détecté; suivi par blaTEM et blaCTX-M,. De plus, les analyses clonales montrent une grande diversité génétique. Par contre, des isolats d'E. coli avec des profils PFGE identiques ont été retrouvés dans de multiples fermes la même année mais aussi dans des années différentes. La résistance à la gentamicine, kanamycine, chloramphenicol, et la fréquence de blaTEM et de IncA/C diminuent significativement au cour de la période étudiée, alors que la fréquence de IncI1 et de la multirésistance à sept catégories d'agents antimicrobiens augmente significativement avec le temps. L'émergence d'isolats d'E. coli positifs pour blaCTX-M, une β-lactamase à large spectre et produisant des ESBL, a été observée en 2011 et 2012 à partir de lignées clonales distinctes et chez de nombreuses fermes. Ces résultats, mis ensemble, apportent des précisions sur la dissémination de la résistance au ceftiofur dans les E. coli isolées de porcs. Au sein des échantillons prélevés chez les porcs sevrés recevant l'alimentation médicamentée sur une ferme, et pour laquelle une augmentation de la résistance au ceftiofur a été observée, les données révèlent que les souches d'E. coli positives pour blaCMY-2 et résistantes aux ESCs appartenaient à plusieurs lignées clonales différentes arborant divers profils AMR. Le gène blaCMY-2 se répand à la fois horizontalement et clonalement chez ces E. coli. L'ajout de clinoptilotite à la nourriture et le temps après le sevrage influencent la clonalité et la prévalence du gène blaCMY-2 dans les E. coli. Durant les 16 années d'étude, plusieurs lignées clonales différentes ont été observées parmi les souches d'E. coli résistantes au ceftiofur isolées de porc malades de fermes québécoises, bien qu’aucune lignée n'était persistante ou prédominante pendant l'étude. Les résultats suggèrent aussi que le gène blaCMY-2 s'est répandu à la fois horizontalement et clonalement au sein des fermes. De plus, blaCMY-2 est le gène majeur des β-lactamases chez ces isolats. À partir de 2011, nous rapportons l'émergence du gène blaCTX-M dans des lignées génétiques distinctes.

Detection of virulence-associated genes in pathogenic and commensal avian Escherichia coli isolates

Poultry colibacillosis due to Avian Pathogenic Escherichia coli (APEC) is responsible for several extra-intestinal pathological conditions, leading to serious economic damage in poultry production. The most commonly associated pathologies are airsacculitis, colisepticemia, and cellulitis in broiler chickens, and salpingitis and peritonitis in broiler breeders. In this work a total of 66 strains isolated from dead broiler breeders affected with colibacillosis and 61 strains from healthy broilers were studied. Strains from broiler breeders were typified with serogroups O2, O18, and O78, which are mainly associated with disease. The serogroup O78 was the most prevalent (58%). All the strains were checked for the presence of 11 virulence genes: 1) arginine succinyltransferase A (astA); ii) E. coli hemeutilization protein A (chuA); iii) colicin V A/B (cvaA/B); iv) fimbriae mannose-binding type 1 (fimC); v) ferric yersiniabactin uptake A (fyuA); vi) iron-repressible high-molecular-weight proteins 2 (irp2); vii) increased serum survival (iss); viii) iron-uptake systems of E. coli D (iucD); ix) pielonefritis associated to pili C (papC); x) temperature sensitive haemaglutinin (tsh), and xi) vacuolating autotransporter toxin (vat), by Multiplex-PCR. The results showed that all genes are present in both commensal and pathogenic E. coli strains. The iron uptake-related genes and the serum survival gene were more prevalent among APEC. The adhesin genes, except tsh, and the toxin genes, except astA, were also more prevalent among APEC isolates. Except for astA and tsh, APEC strains harbored the majority of the virulence-associated genes studied and fimC was the most prevalent gene, detected in 96.97 and 88.52% of APEC and AFEC strains, respectively. Possession of more than one iron transport system seems to play an important role on APEC survival.

Molecular characterization of extended-spectrum cephalosporin-resistance in Escherichia coli in pigs on-farm and from clinical cases throughout Quebec, Canada during 16 years

Le développement de la multirésistance chez Escherichia coli est un problème important en médecine animale et humaine. En outre, l’émergence et la diffusion des déterminants de résistance aux céphalosporines à larges spectres de troisième génération (ESCs) parmi les isolats, incluant des céphalosporines essentielles en médecine humaine (ex. ceftriaxone et ceftiofur), est un problème majeur de santé publique. Cette thèse visait trois objectifs. D’abord étudier la dynamique de la résistance aux antimicrobiens (AMR) ainsi que la virulence et les profils génétiques de la AMR des E. coli isolées de porcs recevant une nourriture post-sevrage supplémentée avec de la chlortétracycline et de la pénicilline G, et, accessoirement, évaluer les effets d'additifs alimentaires sur cette dynamique en prenant pour exemple d'étude un minéral argileux, la clinoptilolite, étant donné son possible lien avec le gène blaCMY-2 qui confère la résistance au ceftiofur. L'objectif suivant était d'investiguer les mécanismes menant à une augmentation de la prévalence du gène blaCMY-2 chez les porcs qui reçoivent de la nourriture médicamentée et qui n'ont pas été exposés au ceftiofur Ici encore,nous avons examiné les effets d’un supplément alimentaire avec un minéral argileux sur ce phénomène. Enfin, notre dernier objectif était d’étudier, dans le temps, les génotypes des isolats cliniques d'E. coli résistant au ceftiofur, isolés de porcs malades au Québec à partir du moment où la résistance au ceftiofur a été rapportée, soit de 1997 jusqu'à 2012. Dans l'étude initiale, la prévalence de la résistance à 10 agents antimicrobiens, incluant le ceftiofur, s’accroît avec le temps chez les E.coli isolées de porcelets sevrés. Une augmentation tardive de la fréquence du gène blaCMY-2, encodant pour la résistance au ceftiofur, et la présence des gènes de virulence iucD et tsh a été observée chez les isolats. La nourriture supplémentée avec de la clinoptilolite a été associée à une augmentation rapide mais, par la suite, à une diminution de la fréquence des gènes blaCMY-2 dans les isolats. En parallèle, une augmentation tardive dans la fréquence des gènes blaCMY-2 et des gènes de virulence iucD et tsh a été observée dans les isolats des porcs contrôles, étant significativement plus élevé que dans les porcs ayant reçu l'additif au jour 28. La diversité, au sein des E. coli positives pour blaCMY-2 , a été observée au regard des profils AMR. Certaines lignées clonales d'E.coli sont devenues prédominantes avec le temps. La lignée clonale du phylotype A prédominait dans le groupe supplémenté, alors que les lignées clonales du phylotype B1, qui possèdent souvent le gène de virulence iucD associé aux ExPEC, prédominaient dans le groupe contrôle. Les plasmides d'incompatibilité (Inc) des groupes, I1, A/C, et ColE, porteurs de blaCMY-2, ont été observés dans les transformants. Parmi les souches cliniques d'E.coli ESC-résistantes, isolées de porcs malades au Québec de 1997 à 2012, blaCMY-2 était le gène codant pour une β-lactamase le plus fréquemment détecté; suivi par blaTEM et blaCTX-M,. De plus, les analyses clonales montrent une grande diversité génétique. Par contre, des isolats d'E. coli avec des profils PFGE identiques ont été retrouvés dans de multiples fermes la même année mais aussi dans des années différentes. La résistance à la gentamicine, kanamycine, chloramphenicol, et la fréquence de blaTEM et de IncA/C diminuent significativement au cour de la période étudiée, alors que la fréquence de IncI1 et de la multirésistance à sept catégories d'agents antimicrobiens augmente significativement avec le temps. L'émergence d'isolats d'E. coli positifs pour blaCTX-M, une β-lactamase à large spectre et produisant des ESBL, a été observée en 2011 et 2012 à partir de lignées clonales distinctes et chez de nombreuses fermes. Ces résultats, mis ensemble, apportent des précisions sur la dissémination de la résistance au ceftiofur dans les E. coli isolées de porcs. Au sein des échantillons prélevés chez les porcs sevrés recevant l'alimentation médicamentée sur une ferme, et pour laquelle une augmentation de la résistance au ceftiofur a été observée, les données révèlent que les souches d'E. coli positives pour blaCMY-2 et résistantes aux ESCs appartenaient à plusieurs lignées clonales différentes arborant divers profils AMR. Le gène blaCMY-2 se répand à la fois horizontalement et clonalement chez ces E. coli. L'ajout de clinoptilotite à la nourriture et le temps après le sevrage influencent la clonalité et la prévalence du gène blaCMY-2 dans les E. coli. Durant les 16 années d'étude, plusieurs lignées clonales différentes ont été observées parmi les souches d'E. coli résistantes au ceftiofur isolées de porc malades de fermes québécoises, bien qu’aucune lignée n'était persistante ou prédominante pendant l'étude. Les résultats suggèrent aussi que le gène blaCMY-2 s'est répandu à la fois horizontalement et clonalement au sein des fermes. De plus, blaCMY-2 est le gène majeur des β-lactamases chez ces isolats. À partir de 2011, nous rapportons l'émergence du gène blaCTX-M dans des lignées génétiques distinctes.

Escherichia coli : host interactions in the pathogenesis of canine pyometra

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias na Especialidade de Ciências Biológicas e Biomédicas

El papel de la reparación de roturas de doble cadena de ADN en Escherichia coli en la sensibilidad a quinolonas: implicaciones terapéuticas

Las quinolonas son uno de los tipos de antibióticos cuyas tasas de resistencia se han visto incrementadas en los últimos años. A nivel molecular, bloquean a las topoisomerasas tipo II generando cortes de doble cadena (double strand breaks, DSBs) en el ADN. Se ha propuesto que estos DSBs podrían tener un doble papel, como mediadores de su efecto bactericida y también como responsables de desencadenar los mecanismos de resistencia y tolerancia a las quinolonas. En el presente trabajo hemos estudiado la implicación de los mecanismos de reparación de DSBs en la sensibilidad a las quinolonas: reanudación de horquillas de replicación paradas dependiente de recombinación (RFR), inducción de la respuesta SOS, reparación por síntesis translesional (TLS) y escisión de nucleótidos (NER). Para ello, en los laboratorios de la Universidad Europea de Madrid, se han analizado las concentraciones mínimas inhibitorias (CMIs) de tres quinolonas diferentes en mutantes procedentes de varias colecciones de cultivos tipo de Escherichia coli. Mutantes en recA, recBC, priA y lexA mostraron una disminución significativa de la CMI a todas las quinolonas. No se observaron cambios significativos en estirpes mutantes en los mecanismos de reparación por TLS y NER. Estos datos indican que, en presencia de quinolonas, los mecanismos de RFR y la inducción de la respuesta SOS estarían implicados en la aparición de mecanismos de sensibilidad a quinolonas.

Phenotypic and genotypic characterisation of antimicrobial resistance in Escherichia coli indicator of animal, food and human origin.

This thesis presents AMR phenotypic evaluation and whole genome sequencing analysis of 288 Escherichia coli strains isolated from different sources (livestock, companion animal, wildlife, food and human) in Italy. Our data reflects general resistance trends in Europe, reporting tetracycline, ampicillin, sulfisoxazole and aminoglycosides resistance as the most common phenotypic AMR profile among livestock, pets, wildlife and humans. Identification of human and animal (livestock and companion animal) AMR profiles in niches with a rare (fishery, mollusc) or absent (vegetable, wild animal, wild boar) direct exposure to antimicrobials, suggests widespread environmental pollution with ARGs conferring resistance to these antimicrobials. Phenotypic resistance to highest priority critically important antimicrobials was mainly observed in food-producing animals and related food such as rabbit, poultry, beef and swine. Discrepancies between AMR phenotypic pattern and genetic profile were observed. In particular, phenotypic aminoglycoside, cephalosporin, meropenem, colistin resistance and ESBL profile did not have a genetic explanation in different cases. This data could suggest the diffusion of new genetic variants of ARGs, associated to these antimicrobial classes. Generally, our collection shows a virulence profile typical of extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) pathotype. Different pandemic and emerging ExPEC lineages were identified, in particular in poultry meat (ST10; ST23; ST69, ST117; ST131). Rabbit was suggested as a source of ST20-ST40 potential hybrid pathogens. Wildlife carried a high average number (10) of VAGs (mostly associated to ExPEC pathotype) and different predominant ExPEC lineages (ST23, ST117, ST648), suggesting its possible involvement in maintenance and diffusion of virulence determinants. In conclusion, our study provides important knowledge related to the phenotypic/genetic AMR and virulence profiles circulating in E. coli in Italy. The role of different niches in AMR dynamics has been discussed. In particular, food-producing animals are worthy of continued investigation as a source of potential zoonotic pathogens, meanwhile wildlife might contribute to VAGs spread.

Overlapped Sequence Types (sts) And Serogroups Of Avian Pathogenic (apec) And Human Extra-intestinal Pathogenic (expec) Escherichia Coli Isolated In Brazil.

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) strains belong to a category that is associated with colibacillosis, a serious illness in the poultry industry worldwide. Additionally, some APEC groups have recently been described as potential zoonotic agents. In this work, we compared APEC strains with extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) strains isolated from clinical cases of humans with extra-intestinal diseases such as urinary tract infections (UTI) and bacteremia. PCR results showed that genes usually found in the ColV plasmid (tsh, iucA, iss, and hlyF) were associated with APEC strains while fyuA, irp-2, fepC sitDchrom, fimH, crl, csgA, afa, iha, sat, hlyA, hra, cnf1, kpsMTII, clpVSakai and malX were associated with human ExPEC. Both categories shared nine serogroups (O2, O6, O7, O8, O11, O19, O25, O73 and O153) and seven sequence types (ST10, ST88, ST93, ST117, ST131, ST155, ST359, ST648 and ST1011). Interestingly, ST95, which is associated with the zoonotic potential of APEC and is spread in avian E. coli of North America and Europe, was not detected among 76 APEC strains. When the strains were clustered based on the presence of virulence genes, most ExPEC strains (71.7%) were contained in one cluster while most APEC strains (63.2%) segregated to another. In general, the strains showed distinct genetic and fingerprint patterns, but avian and human strains of ST359, or ST23 clonal complex (CC), presented more than 70% of similarity by PFGE. The results demonstrate that some zoonotic-related STs (ST117, ST131, ST10CC, ST23CC) are present in Brazil. Also, the presence of moderate fingerprint similarities between ST359 E. coli of avian and human origin indicates that strains of this ST are candidates for having zoonotic potential.

Clustering Of Water Bodies In Unpolluted And Polluted Environments Based On Escherichia Coli Phylogroup Abundance Using A Simple Interaction Database.

Different types of water bodies, including lakes, streams, and coastal marine waters, are often susceptible to fecal contamination from a range of point and nonpoint sources, and have been evaluated using fecal indicator microorganisms. The most commonly used fecal indicator is Escherichia coli, but traditional cultivation methods do not allow discrimination of the source of pollution. The use of triplex PCR offers an approach that is fast and inexpensive, and here enabled the identification of phylogroups. The phylogenetic distribution of E. coli subgroups isolated from water samples revealed higher frequencies of subgroups A1 and B23 in rivers impacted by human pollution sources, while subgroups D1 and D2 were associated with pristine sites, and subgroup B1 with domesticated animal sources, suggesting their use as a first screening for pollution source identification. A simple classification is also proposed based on phylogenetic subgroup distribution using the w-clique metric, enabling differentiation of polluted and unpolluted sites.

Isolation of extraintestinal pathogenic Escherichia coli from diarrheic dogs and their antimicrobial resistance profile

From January to December 2006, 92 Escherichia coli isolates from 25 diarrheic dogs were analyzed by screening for the presence of adhesin-encoding genes (pap, sfa, afa), hemolysin and aerobactin genes. Virulence gene frequencies detected in those isolates were: 12% pap, 1% sfa, 10% hemolysin and 6.5% aerobactin. Ten isolates were characterized as extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) strains; all showed a multidrug resistance phenotype that may represent a reason for concern due the risk of dissemination of antimicrobial resistant genes to the microbiota of human beings.

Clonal relationship among atypical enteropathogenic Escherichia coli strains isolated from different animal species and humans

Forty-nine typical and atypical enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strains belonging to different serotypes and isolated from humans, pets (cats and dogs), farm animals (bovines, sheep, and rabbits), and wild animals (monkeys) were investigated for virulence markers and clonal similarity by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and multilocus sequence typing (MLST). The virulence markers analyzed revealed that atypical EPEC strains isolated from animals have the potential to cause diarrhea in humans. A close clonal relationship between human and animal isolates was found by MLST and PFGE. These results indicate that these animals act as atypical EPEC reservoirs and may represent sources of infection for humans. Since humans also act as a reservoir of atypical EPEC strains, the cycle of mutual infection of atypical EPEC between animals and humans, mainly pets and their owners, cannot be ruled out since the transmission dynamics between the reservoirs are not yet clearly understood.

A spatial approach for the epidemiology of antibiotic use and resistance in community-based studies: the emergence of urban clusters of Escherichia coli quinolone resistance in Sao Paulo, Brasil

Background: Population antimicrobial use may influence resistance emergence. Resistance is an ecological phenomenon due to potential transmissibility. We investigated spatial and temporal patterns of ciprofloxacin (CIP) population consumption related to E. coli resistance emergence and dissemination in a major Brazilian city. A total of 4,372 urinary tract infection E. coli cases, with 723 CIP resistant, were identified in 2002 from two outpatient centres. Cases were address geocoded in a digital map. Raw CIP consumption data was transformed into usage density in DDDs by CIP selling points influence zones determination. A stochastic model coupled with a Geographical Information System was applied for relating resistance and usage density and for detecting city areas of high/low resistance risk. Results: E. coli CIP resistant cluster emergence was detected and significantly related to usage density at a level of 5 to 9 CIP DDDs. There were clustered hot-spots and a significant global spatial variation in the residual resistance risk after allowing for usage density. Conclusions: There were clustered hot-spots and a significant global spatial variation in the residual resistance risk after allowing for usage density. The usage density of 5-9 CIP DDDs per 1,000 inhabitants within the same influence zone was the resistance triggering level. This level led to E. coli resistance clustering, proving that individual resistance emergence and dissemination was affected by antimicrobial population consumption.

Defects in vesicle core induced by Escherichia coli dihydroorotate dehydrogenase

Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) catalyzes the oxidation of dihydroorotate to orotate during the fourth step of the de novo pyrimidine synthesis pathway. In rapidly proliferating mammalian cells, pyrimidine salvage pathway is insufficient to overcome deficiencies in that pathway for nucleotide synthesis. Moreover, as certain parasites lack salvage enzymes, relying solely on the de novo pathway, DHODH inhibition has turned out as an efficient way to block pyrimidine biosynthesis. Escherichia coli DHODH (EcDHODH) is a class 2 DHODH, found associated to cytosolic membranes through an N-terminal extension. We used electronic spin resonance (ESR) to study the interaction of EcDHODH with vesicles of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-phosphatidylcholine/detergent. Changes in vesicle dynamic structure induced by the enzyme were monitored via spin labels located at different positions of phospholipid derivatives. Two-component ESR spectra are obtained for labels 5- and 1 0-phosphatidylcholine in presence of EcDHODH, whereas other probes show a single-component spectrum. The appearance of an additional spectral component with features related to fast-motion regime of the probe is attributed to the formation of a defect-like structure in the membrane hydrophobic region. This is probably the mechanism used by the protein to capture quinones used as electron acceptors during catalysis. The use of specific spectral simulation routines allows us to characterize the ESR spectra in terms of changes in polarity and mobility around the spin-labeled phospholipids. We believe this is the first report of direct evidences concerning the binding of class 2 DHODH to membrane systems.