Escherichia coli plasmidomics

• Autores: Val Fernández Lanza
• Directores de la Tesis: Fernando de la Cruz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Martínez Martínez (presid.), Alejandro Mira Obrador (secret.), Jesús Blázquez Gómez (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  UCrea 
• Resumen
  • español

    En esta tesis hemos acuñado el nuevo término ¿Plasmidomics¿ como un estudio integral de la biología de los plásmidos: la genética, la evolución, la interacción con el hospedador o el impacto en la población bacteriana.

    Queremos establecer el estudio de los plásmidos desde un punto de vista tanto global, analizando el impacto que tienen los plásmidos en las poblaciones bacterianas, como un punto de vista más individual: cómo evoluciona un plásmido y cómo es la co-evolución de un plásmido y su hospedador. Para ello nos hemos centrado en Escherichia coli, un comensal de la flora animal y humana, y patógeno oportunista que ha sido estudiado intensamente desde los inicios de la microbiología. En esta tesis presentamos tres trabajos que pretenden analizar qué implicación tienen los plásmidos en la biología de Escherichia coli. Los dos primeros artículos (Blanco et al. 2013; Lanza et al. 2014) tratan del conjunto de plásmidos (plasmidoma) presentes en el clon epidémico Escherichia coli ST131. Para ello hemos desarrollado un nuevo método (PLAsmid Constellation NETworks, PLACNET) que permite identificar y caracterizar los plásmidos a partir de secuenciaciones de nueva generación. Este nuevo método nos da una profundidad en el análisis que hasta ahora no existía. Este estudio pone de manifiesto cómo la variabilidad de los plásmidos es muy superior a la de su hospedador, indicando que su evolución es más rápida que la de los cromosomas y reforzando la idea de que los plásmidos son los principales vectores de transmisión de información entre bacterias (Halary et al. 2010). Incluso en un conjunto de cepas que representan un clon epidémico encontramos una heterogeneidad plasmídica superior a la esperada. Esta heterogeneidad se ha podido determinar mediante PLACNET debido a que los métodos clásicos de tipado no tienen la suficiente resolución para observarla.

    En el tercer trabajo (de Been et al. 2014), hemos estudiado el plasmidoma de un conjunto de cepas de Escherichia coli productores de betalactamasas de espectro extendido (BLEE). Para ello, se analizó el contenido plasmídico de 32 cepas aisladas de pollos, carne de pollo, cerdos y humanos en el grupo del Dr. Rob Willems (Centre Medical de Utretch). El estudio está orientado a investigar cómo se produce la diseminación de la resistencia a antibióticos a través de la cadena alimentaria. El objetivo fue analizar si existe una dispersión que implique a las estabulaciones animales, la manipulación del producto y a los consumidores. Además, el trabajo incorporó una serie de muestras de cerdos y los granjeros encargados de su estabulación para estudiar la posible transmisión directa. La comparación de filogenia de los plásmidos y los hospedadores nos ha permitido establecer la transmisión de los determinantes de resistencia, diferenciando entre transmisiones clonales y transmisiones plasmídicas. Nuevamente hemos necesitado aplicar PLACNET para reconstruir los plásmidos y realizar los estudios filogenéticos. Este trabajo ha demostrado que la transmisión de los determinantes de resistencia se debe a una expansión plasmídica y no a una expansión clonal, como parecían indicar los métodos clásicos de tipado.

  • English

    The term "Plasmidomics" is referred to the comprehensive study of plasmids biology: genetics, evolution, transmission, host interaction or the bacterial population behaviour. To perform this kind of study we have developed a new method, "Plasmid Constellation Networks" (PLACNET) for plasmid analysis on massive sequencing experiments (NGS). The method allows the reconstruction and characterization of plasmids present in a bacterial strain. PLACNET has been used in two scenarios, the first, spread of antibiotic resistance gene (bla CTX-M-1) in a set of Escherichia coli from the food chain. The second study is the analysis of the plasmids present in a pandemic strain: Escherichia coli ST131. Results shows the ability of PLACNET to determine epidemic plasmids, as in the first scenario, and the determination ability of the plasmid diversity in ST131.