Published October 6, 2022
| Version v1
Publication
Open
Phage-resistant Pseudomonas aeruginosa against a novel lytic phage JJ01 exhibits hypersensitivity to colistin and reduces biofilm production
Creators
- 1. Chulalongkorn University
- 2. Mahidol University
Description
Pseudomonas aeruginosa, a major cause of nosocomial infections, has been categorized by World Health Organization as a critical pathogen urgently in need of effective therapies. Bacteriophages or phages, which are viruses that specifically kill bacteria, have been considered as alternative agents for the treatment of bacterial infections. Here, we discovered a lytic phage targeting P. aeruginosa, designated as JJ01, which was classified as a member of the Myoviridae family due to the presence of an icosahedral capsid and a contractile tail under TEM. Phage JJ01 requires at least 10 min for 90% of its particles to be adsorbed to the host cells and has a latent period of 30 min inside the host cell for its replication. JJ01 has a relatively large burst size, which releases approximately 109 particles/cell at the end of its lytic life cycle. The phage can withstand a wide range of pH values (3-10) and temperatures (4-60°C). Genome analysis showed that JJ01 possesses a complete genome of 66,346 base pairs with 55.7% of GC content, phylogenetically belonging to the genus Pbunavirus. Genome annotation further revealed that the genome encodes 92 open reading frames (ORFs) with 38 functionally predictable genes, and it contains neither tRNA nor toxin genes, such as drug-resistant or lysogenic-associated genes. Phage JJ01 is highly effective in suppressing bacterial cell growth for 12 h and eradicating biofilms established by the bacteria. Even though JJ01-resistant bacteria have emerged, the ability of phage resistance comes with the expense of the bacterial fitness cost. Some resistant strains were found to produce less biofilm and grow slower than the wild-type strain. Among the resistant isolates, the resistant strain W10 which notably loses its physiological fitness becomes eight times more susceptible to colistin and has its cell membrane compromised, compared to the wild type. Altogether, our data revealed the potential of phage JJ01 as a candidate for phage therapy against P. aeruginosa and further supports that even though the use of phages would subsequently lead to the emergence of phage-resistant bacteria, an evolutionary trade-off would make them more sensitive to antibiotics.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تصنيف الزائفة الزنجارية، وهي سبب رئيسي للعدوى في المستشفيات، من قبل منظمة الصحة العالمية كعامل ممرض خطير يحتاج بشكل عاجل إلى علاجات فعالة. تعتبر العاثيات أو العاثيات، وهي فيروسات تقتل البكتيريا على وجه التحديد، عوامل بديلة لعلاج الالتهابات البكتيرية. هنا، اكتشفنا عاثية انحلالية تستهدف P. aeruginosa، المعينة باسم JJ01، والتي تم تصنيفها على أنها عضو في عائلة Myoviridae بسبب وجود قفيصة ذات عشرين وجهًا وذيل قابل للانقباض تحت TEM. تتطلب العاثية JJ01 ما لا يقل عن 10 دقائق لامتصاص 90 ٪ من جزيئاتها إلى الخلايا المضيفة ولها فترة كامنة تبلغ 30 دقيقة داخل الخلية المضيفة لتكرارها. JJ01 له حجم انفجار كبير نسبيًا، والذي يطلق حوالي 109 جسيمات/خلية في نهاية دورة حياته الانحلالية. يمكن أن تتحمل العاثية مجموعة واسعة من قيم الأس الهيدروجيني (3-10) ودرجات الحرارة (4-60 درجة مئوية). أظهر تحليل الجينوم أن JJ01 يمتلك جينومًا كاملاً من 66346 زوجًا أساسيًا مع 55.7 ٪ من محتوى GC، ينتمي وراثيًا إلى جنس Pbunavirus. وكشف التعليق التوضيحي للجينوم كذلك أن الجينوم يشفر 92 إطار قراءة مفتوحًا (ORFs) مع 38 جينًا يمكن التنبؤ بها وظيفيًا، ولا يحتوي على الحمض النووي الريبوزي الانتقالي أو جينات سامة، مثل الجينات المقاومة للأدوية أو المرتبطة بالليزوجين. العاثية JJ01 فعالة للغاية في قمع نمو الخلايا البكتيرية لمدة 12 ساعة والقضاء على الأغشية الحيوية التي أنشأتها البكتيريا. على الرغم من ظهور البكتيريا المقاومة لـ JJ01، فإن قدرة مقاومة العاثية تأتي مع حساب تكلفة اللياقة البكتيرية. تم العثور على بعض السلالات المقاومة لإنتاج غشاء حيوي أقل وتنمو بشكل أبطأ من السلالة البرية. من بين العزلات المقاومة، تصبح السلالة المقاومة W10 التي تفقد لياقتها الفسيولوجية بشكل ملحوظ أكثر عرضة لثماني مرات للكوليستين ولديها غشاء خلوي معرض للخطر، مقارنة بالنوع البري. إجمالاً، كشفت بياناتنا عن إمكانات العاثية JJ01 كمرشح للعلاج بالعاثية ضد P. aeruginosa وتدعم كذلك أنه على الرغم من أن استخدام العاثيات سيؤدي لاحقًا إلى ظهور بكتيريا مقاومة للعاثية، فإن المفاضلة التطورية ستجعلها أكثر حساسية للمضادات الحيوية.Translated Description (French)
Pseudomonas aeruginosa, une cause majeure d'infections nosocomiales, a été classé par l'Organisation mondiale de la santé comme un agent pathogène critique nécessitant de toute urgence des traitements efficaces. Les bactériophages ou phages, qui sont des virus qui tuent spécifiquement les bactéries, ont été considérés comme des agents alternatifs pour le traitement des infections bactériennes. Ici, nous avons découvert un phage lytique ciblant P. aeruginosa, désigné sous le nom de JJ01, qui a été classé comme membre de la famille des Myoviridae en raison de la présence d'une capside icosaédrique et d'une queue contractile sous TEM. Le phage JJ01 nécessite au moins 10 min pour que 90% de ses particules soient adsorbées sur les cellules hôtes et a une période de latence de 30 min à l'intérieur de la cellule hôte pour sa réplication. JJ01 a une taille d'éclatement relativement grande, qui libère environ 109 particules/cellule à la fin de son cycle de vie lytique. Le phage peut résister à une large gamme de valeurs de pH (3-10) et de températures (4-60°C). L'analyse génomique a montré que JJ01 possède un génome complet de 66 346 paires de bases avec 55,7% de contenu GC, appartenant phylogénétiquement au genre Pbunavirus. L'annotation du génome a en outre révélé que le génome code 92 cadres de lecture ouverts (ORF) avec 38 gènes fonctionnellement prévisibles, et qu'il ne contient ni gènes d'ARNt ni gènes de toxine, tels que des gènes résistants aux médicaments ou associés au lysogène. Le phage JJ01 est très efficace pour supprimer la croissance des cellules bactériennes pendant 12 h et éradiquer les biofilms établis par les bactéries. Même si des bactéries résistantes à JJ01 ont émergé, la capacité de résistance aux phages s'accompagne du coût de la condition physique bactérienne. Certaines souches résistantes produisent moins de biofilm et poussent plus lentement que la souche de type sauvage. Parmi les isolats résistants, la souche résistante W10 qui perd notamment son aptitude physiologique devient huit fois plus sensible à la colistine et voit sa membrane cellulaire compromise, par rapport au type sauvage. Au total, nos données ont révélé le potentiel du phage JJ01 en tant que candidat à la phagothérapie contre P. aeruginosa et soutiennent en outre que même si l'utilisation de phages conduirait ultérieurement à l'émergence de bactéries résistantes aux phages, un compromis évolutif les rendrait plus sensibles aux antibiotiques.Translated Description (Spanish)
Pseudomonas aeruginosa, una de las principales causas de infecciones nosocomiales, ha sido clasificada por la Organización Mundial de la Salud como un patógeno crítico que necesita urgentemente terapias eficaces. Los bacteriófagos o fagos, que son virus que matan específicamente a las bacterias, se han considerado como agentes alternativos para el tratamiento de infecciones bacterianas. Aquí, descubrimos un fago lítico dirigido a P. aeruginosa, designado como JJ01, que se clasificó como miembro de la familia Myoviridae debido a la presencia de una cápside icosaédrica y una cola contráctil bajo TEM. El fago JJ01 requiere al menos 10 min para que el 90% de sus partículas se adsorban a las células hospedadoras y tiene un periodo latente de 30 min dentro de la célula hospedadora para su replicación. JJ01 tiene un tamaño de ráfaga relativamente grande, que libera aproximadamente 109 partículas/célula al final de su ciclo de vida lítico. El fago puede soportar un amplio rango de valores de pH (3-10) y temperaturas (4-60 °C). El análisis del genoma mostró que JJ01 posee un genoma completo de 66.346 pares de bases con un 55,7% de contenido de GC, perteneciente filogenéticamente al género Pbunavirus. La anotación del genoma reveló además que el genoma codifica 92 marcos de lectura abiertos (ORF) con 38 genes funcionalmente predecibles, y no contiene ni ARNt ni genes de toxinas, como genes resistentes a fármacos o genes asociados a lisógenos. El fago JJ01 es altamente eficaz para suprimir el crecimiento de células bacterianas durante 12 h y erradicar las biopelículas establecidas por las bacterias. A pesar de que han surgido bacterias resistentes a JJ01, la capacidad de resistencia a los fagos conlleva el gasto del coste de la aptitud bacteriana. Se encontró que algunas cepas resistentes producen menos biopelícula y crecen más lentamente que la cepa de tipo salvaje. Entre los aislados resistentes, la cepa resistente W10 que pierde notablemente su aptitud fisiológica se vuelve ocho veces más susceptible a la colistina y tiene su membrana celular comprometida, en comparación con el tipo salvaje. En conjunto, nuestros datos revelaron el potencial del fago JJ01 como candidato para la terapia con fagos contra P. aeruginosa y respaldan aún más que, aunque el uso de fagos conduciría posteriormente a la aparición de bacterias resistentes a los fagos, una compensación evolutiva los haría más sensibles a los antibióticos.Files
pdf.pdf
Files
(2.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3779d2e689a45f9d777fe7c2745e03c1
|
2.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تُظهر Pseudomonas aeruginosa المقاومة للعاثية ضد عاثية انحلالية جديدة JJ01 فرط الحساسية للكوليستين وتقلل من إنتاج الأغشية الحيوية
- Translated title (French)
- Pseudomonas aeruginosa résistant aux phages contre un nouveau phage lytique JJ01 présente une hypersensibilité à la colistine et réduit la production de biofilm
- Translated title (Spanish)
- Pseudomonas aeruginosa resistente a fagos contra un nuevo fago lítico JJ01 exhibe hipersensibilidad a la colistina y reduce la producción de biopelícula
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4302304922
- DOI
- 10.3389/fmicb.2022.1004733
References
- https://openalex.org/W102574081
- https://openalex.org/W1504453842
- https://openalex.org/W1891636256
- https://openalex.org/W1965824951
- https://openalex.org/W1982939204
- https://openalex.org/W1984693521
- https://openalex.org/W1992105452
- https://openalex.org/W1998779544
- https://openalex.org/W2005561077
- https://openalex.org/W2008472945
- https://openalex.org/W2031130748
- https://openalex.org/W2032427376
- https://openalex.org/W2039407597
- https://openalex.org/W2040246487
- https://openalex.org/W2040274090
- https://openalex.org/W2044902100
- https://openalex.org/W2049699258
- https://openalex.org/W2056377972
- https://openalex.org/W2067250383
- https://openalex.org/W2068345774
- https://openalex.org/W2073524246
- https://openalex.org/W2075138421
- https://openalex.org/W2075287054
- https://openalex.org/W2087865186
- https://openalex.org/W2088500133
- https://openalex.org/W2090817404
- https://openalex.org/W2097334102
- https://openalex.org/W2103537566
- https://openalex.org/W2106151976
- https://openalex.org/W2107554012
- https://openalex.org/W2119158206
- https://openalex.org/W2123978130
- https://openalex.org/W2125603952
- https://openalex.org/W2126048106
- https://openalex.org/W2133200177
- https://openalex.org/W2134515577
- https://openalex.org/W2148049091
- https://openalex.org/W2150167739
- https://openalex.org/W2151390091
- https://openalex.org/W2153421727
- https://openalex.org/W2155800098
- https://openalex.org/W2156495516
- https://openalex.org/W2159128991
- https://openalex.org/W2167279371
- https://openalex.org/W2253087149
- https://openalex.org/W2334042612
- https://openalex.org/W2562044150
- https://openalex.org/W2572554549
- https://openalex.org/W2588657365
- https://openalex.org/W2731124755
- https://openalex.org/W2747615902
- https://openalex.org/W2750119004
- https://openalex.org/W2762024278
- https://openalex.org/W2770467375
- https://openalex.org/W2789876988
- https://openalex.org/W2793264270
- https://openalex.org/W2793753655
- https://openalex.org/W2903381708
- https://openalex.org/W2910246763
- https://openalex.org/W2911362701
- https://openalex.org/W2912235843
- https://openalex.org/W2943878465
- https://openalex.org/W2949853177
- https://openalex.org/W2950891768
- https://openalex.org/W2969292884
- https://openalex.org/W2971323551
- https://openalex.org/W2984580387
- https://openalex.org/W2995678807
- https://openalex.org/W3006626530
- https://openalex.org/W3008818488
- https://openalex.org/W3009286821
- https://openalex.org/W3097407122
- https://openalex.org/W3123292222
- https://openalex.org/W3136983870
- https://openalex.org/W3178034838
- https://openalex.org/W3178852140
- https://openalex.org/W3181039284
- https://openalex.org/W3195675320
- https://openalex.org/W3202628622
- https://openalex.org/W4211076612
- https://openalex.org/W4230357700
- https://openalex.org/W4283829908
- https://openalex.org/W4294044395