Sertés-, és baromfi-pathogén E. coli törzsek mobilis virulencia-génjeinek vizsgálatára irányuló kutatások és ezek hasznosítása a védekezésben
Title in English
Investigations on the mobile virulence genes of porcine and poultry pathogenic E. coli strains, its application in the protection
Keywords in Hungarian
ETEC, APEC, enterotoxin, fimbria, antibiotikum, transzpozon, patogenitási sziget
Keywords in English
ETEC, APEC, enterotoxin, fimbria, antibiotics, transposon, pathogenicity island
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Veterinary Medical Research Institute, HAS
Starting date
2007-07-01
Closing date
2008-07-31
Funding (in million HUF)
3.985
FTE (full time equivalent)
0.65
state
closed project
Summary in Hungarian
Jelen pályázatban sertés- és baromfi patogén E. coli baktériumok mobilis virulencia elemeinek (virulencia plazmidok, patogenitási szigetek - PAI) vizsgálatával kívánunk a védekezésben (vakcinatörzsek előállítása) is felhasználható ismereteket szerezni.
Témacsoportunkban elsőkként végeztünk olyan kutatásokat melyek az ún. F18+ enterotoxikus E. coli (ETEC) törzsek virulencia plazmidjain kódolt PAI-ra irányultak, s egy új, (enterotoxin géneket hordozó) patogenitási sziget (PAI I2173) felfedezéséhez vezettek. Ezen vizsgálatokat az EC2173 jelű sertés eredetű enterotoxikus E. coli törzs pTC jelű virulenciaplazmidján végeztük. Emellett vizsgáltuk sertés illetve baromfi patogén E. coli törzsek virulencia és antibiotikum rezisztencia génjeinek megoszlását, valamint az esetlegesen köztük lévő genetikai kapcsolatokat.
Jelen pályázat célja, hogy:
1. A pTc jelű ETEC modell plazmid teljes szekvenciáját megismerhessük valamint a plazmidon kódolt pathogenitási szigetet részletesen jellemezzük.
2. Sertés-, és/vagy baromfi eredetű E. coli törzsekben előforduló új plazmidkódolt pathogenitási szigeteket felderítsünk és jellemezzünk, ezeken a kromoszomális valamint plazmidkódolt virulenciagének esetleges kapcsolatairól információt szerezzünk.
3. Vakcinafejlesztésre alkalmas E.coli törzseket találjunk majd a törzs(ek) részletes genetikai jellemzése után az ártalmatlanságra és az esetleges védőértékre (hatékonyság) vonatkozó ismereteket szerezzünk
A vizsgálatokat plazmid analízis, PCR, primer-walking és shotgun szekvenálás módszereivel, valamint bioinformatikai szoftverek alkalmazásával az MTA Állatorvos-tudományi Kutatóintézetében Dr. Nagy Béla munkacsoportjában és Prof. Jörg Hackerrel és munkatársaival (Universität Würzburg) szoros együttműködésben tervezzük végezni. A tervezett az EUROPATHOGENOMICS (EU FP6 NoE.#512061) projekt része.
Summary
This study focuses on the mobile virulence elements (virulence plasmids, pathogenicity islands – PAI) of porcine and poultry pathogenic E. coli strains, and aims to get information applicable int he protection (vaccine strains).
Our working group was the first, who examined and described new, plasmid encoded pathogenicity islands of enterotoxigenic E. coli (ETEC) strains, and found a new enterotoxin encoding pathogenicity island (PAI I2173) on the pTC virulence plasmid of the ETEC strain EC2173. In addition we characterized the frequency and distribution of the virulence and antibiotic resistance genes of porcine and poultry pathogenic E. coli strains, and the possible genetic linkage between them.
Aims of the present study are as follows:
1. Full sequencing of pTc ETEC model plasmid and detailed characterization of its pathogenicity island.
2. Detection and characterization of possible new plasmid encoded pathogenicity islands of porcine and poultry pathogenic E. coli strains, and the possible association between them.
3. Development of potential vaccine candidate strains and their partial genetic characterization. Tests of efficacy and non-pathogenicity of the vaccine strains.
Experimental methods include plasmid analysis, PCR, primer walking and shotgun sequencing and using bioinformatical tools in the working group (leaded by Dr. Béla Nagy) in the Veterinary Medical Research Institute of Hungarian Academy of Sciences in cooperation with Prof. Jörg Hacker and his co-workers (Universität Würzburg).
The planned work is also a part of the EUROPATHOGENOMICS (EU FP6 NoE.#512061) project.
Final report
Results in Hungarian
Terveinkkel összhangban elvégeztük az EC2173 jelű sertés enteroxoikus E. coli (ETEC) törzs pTC virulencia- és rezisztencia-plazmidjának szekvenálását. 2008 07. 11.–én bírálatra benyújtva a Journal of Clinical Microbiology –hoz (JCM01317-08_1).
Előzetes terveinken felül (sertés enterotoxikus E. coli törzsek mobilis virulencia elemeinek vizsgálata) az antibiotikum rezisztenciagének genetikai átviteli lehetőségei is érdeklődésünk középpontjába kerültek. Ezért hazai élelmiszer eredetű E. coli és Salmonella törzseken megkezdtük az SGI1 (Salmonella Genomic Island 1) mobilis antibiotikum rezisztenciaelem vizsgálatát. Pulsed-field gél elektroforézissel feltártuk 17 SGI1 hordozó, élelmiszer eredetű S. Typhimurium törzs filogenetikai kapcsolatát.
Az SGI1 gazdakromoszómából való kivágódását az attB integrációs hely szekvencia kimutatásával végeztük.
A fenti 17 Typhimurium törzsben az SGI1 fennmaradását valamint különféle rezisztencia-variánsok létrejöttét szegregációs analízisben (az antibiotikum-rezisztencia kép változásának követésével) számos passzálási lépés után vizsgáltuk. A létrejött szegregánsokban az SGI1 bal- és jobb határoló régiója PCR vizsgálatokban ép volt, jelezve, hogy a rezisztencia háttér változásai az SGI1 szigeten belüli deléciós események következményei lehetnek.
Results in English
According to our plans we determined and analysed the full sequence of the pTC virulence- and antibiotic-resistance plasmid of the EC2713 porcine enterotoxigenic E. coli (ETEC) strain.
Submitted to the Journal of Clinical Microbiology (JCM01317-08_1) on 07. 11. 2008.
Beyond our original plans (characterisation of the mobile virulence elements of porcine ETEC strains) we started to investigate the genetic transfer possibilities of the antibiotic resistance genes.
We investigated the presence of the SGI1 (Salmonella Genomic Island 1) mobile resistance element among Hungarian E. coli and Salmonella starins. Using pulsed-field gel electrophoresis we determined the genetic relationship between the isolated 17 SGI1 positive S. Typhimurium strains.
Among these strains, the excision of the SGI1 form the host chromosome was found by PCR specific for the attB integration site.
The stability of the SGI1 and generation of new resistance variants was determined by segregational analysis (by screening the changes in the resistance pattern) in several passage steps.
Int he new segregants the left- and right flanking region of the SGI1 were found intact in PCR assays, indicating that the changes of the resistance pattern are generated by internal deletional events in the SGI1.
Péter Z. Fekete, Elzbieta Brzuszkiewicz, Gabriele Blum-Oehler, Ferenc Olasz, Mónika Szabó, Gerhard Gottschalk, Jörg H. Hacker, Béla Nagy: Sequence analysis and molecular epidemiology of the virulence plasmid pTC specific for F18+ enterotoxigenic Escherichia coli., 2008 07. 11.–én benyújtva, Journal of Clinical Microbiology (JCM01317-08_1), 2009
Fekete, PZ., Nagy, B.: SGI1 in Hungarian Salmonella and E. coli isolates., Oral presentation on the MedVetNet WP21 workshop April 18-19. 2007. Health Protection Agency, Colindale, UK, 2007
Fekete, PZ.: IS elements (oral presentation), „Molecular detection and characterization of multi-drug resistance in Enterobacteriaceae” at HPA Colindale from the 26th until the 30th of November 2007), 2007
Tóth, A., Nógrády, N., Fekete, PZ., Pászti, J., Füzi, M.: Extended-spectrum-beta-lactamase-producing Salmonella enterica strains isolated from humans in Hungary, 2000 to 2004., J. Antimicrob. Chemother. 59. 579-582, 2007
Fekete, PZ., Nagy, B.: Genetic characteristics and Salmonella genomic island (SGI1) of animal and food isolates of Salmonella Typhimurium DT104 in Hungary., Acta Vet. Hung. 56. 5-11., 2008
Fekete, PZ., Brzuszkiewicz, E., Blum-Oehler, G., Olasz, F., Gottschalk, G., Hacker, J., Nagy, B.: Sequence analysis of virulence plasmid pTC of porcine enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) strains of weaned pigs and its relationship to other self-transmissible plasmids, Poster in the Abstract book of the conference "Escherichia coli - Facets of a versatile pathogen", October 9 - 12, 2007. Kloster Banz, Germany, 2007
Fekete, PZ., Nagy, B.: Pheno and genotypic analysis of SGI1 positive Salmonella Typhimurium isolates in Hungary, Acta Microbiol. Hung. 54. 33-34, 2007
Peter Zsolt Fekete, Ferenc Olasz, Janos Kiss, Monika Szabo, Bela Nagy: Characterization of Hungarian Salmonella Typhimurium isolates carrying Salmonella genomic island 1 (SGI1), and preliminary trials on SGI1 stability., Poster in the Abstract book of the 4th Annual Scientific Meeting of MedVetNet. StMalo, France June 11-14. 2008. p. 16, 2008
