INVESTIGATION OF DNA GYRASE RESISTANCE GENES IN ACINETOBACTER BAUMANNII ISOLATES

Year 2025, Volume: 49 Issue: 1, 62 - 70, 20.01.2025

Uğur Kayiş , Tammam Sipahi , Suzan Ökten , Fatma Kaynak Onurdağ

https://doi.org/10.33483/jfpau.1537478

Abstract

Objective: It is known that bacteria resistant to antimicrobial agents can spread to the community in the hospital environment. Acinetobacter baumannii is a difficult-to-treat pathogen due to its antibiotic resistance genes. It is resistant to many antibiotics, including fluoroquinolones. By identifying mutations in DNA gyrase and topoisomerase IV genes, quinolone resistance of A. baumanni is found. Our study, aimed to determine mutations in DNA gyrase resistance genes that cause quinolone resistance (gyrA, gyrB, parC) in A. baumannii isolates using the real-time PCR method.
Material and Method: 73 A. baumannii resistant clinical isolates were used in the study. A. baumannii was amplified using primers for gyrA, parC, gyrB genes. Using HRM analysis, gyrA, gyrB, parC gene Real-Time PCR amplicons were grouped according to their DNA sequences. A. baumannii isolates were grouped as P1, P2, P3, GA1, GA2, GA3, GB1 and GB2 according to different HRM profiles, DNA sequence analysis of 2 different Real-Time PCR products from each group was performed.
Result and Discussion: Mutations were detected in GA1, GA2, GA3 genotypes. No mutations were observed in the P1, P2, P3 and, GB1, GB2 genotypes.

Keywords

Acinetobacter baumannii, DNA gyrase, HRM, RT-PCR

Ethical Statement

Çalışmamız için Trakya Üniversitesi Tıp Fakültesi Bilimsel Araştırmalar Etik Kurulu’ndan 22.10.2014 tarihinde onay alınmıştır. Karar no: 19/06

Supporting Institution

Bu çalışma, Trakya Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (TÜBAP) kapsamında 2014/129 proje numarası ile desteklenmiştir.

Project Number

TÜBAP 2014/129

ACİNETOBACTER BAUMANNİİ İZOLATLARINDA DNA GYRASE DİRENÇ GENLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Amaç: Hastane ortamındaki antimikrobiyal ajanlara dirençli bakterilerin topluma yayılabileceği bilinmektedir. Acinetobacter baumannii, antibiyotik direnç genleri sebebiyle tedavisi oldukça zor olan bir mikroorganizmadır. Florokinolonlar da dahil olmak üzere birçok antibiyotiğe dirençlidir. A. baumanni’nin kinolon direnci DNA giraz ve topoizomeraz IV genlerindeki mutasyonlarının belirlenmesiyle tespit edilir. Çalışmamızda Real Time PCR yöntemi kullanılarak, A. baumannii izolatlarında kinolon direncine sebep olan (gyrA, gyrB, parC) DNA giraz direnç genlerine ait mutasyonların belirlenmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmada 73 adet A. baumannii dirençli klinik izolatı kullanıldı. A. baumannii gyrA, parC, gyrB genlerine ait primerler kullanılarak amplifiye edildi. HRM analizi kullanarak gyrA, gyrB, parC geni Real-Tıme PCR amplikonları DNA sekanslarına göre gruplara ayrıldı. A. baumannii izolatları farklı HRM profillerine göre P1, P2, P3, GA1, GA2, GA3, GB1 ve GB2 olarak gruplandırıldı ve her gruptan 2 farklı Real-Tıme PCR ürününün DNA dizi analizi yapıldı.
Sonuç ve Tartışma: GA1, GA2, GA3 genotipinde mutasyonu tespit edildi. P1, P2, P3 ve GB1, GB2 genotiplerinde mutasyon gözlemlenmedi.

Keywords

Acinetobacter baumannii, DNA giraz, HRM, RT-PCR

Project Number

TÜBAP 2014/129

References

• 1. Kayış, A. (2018). Doktora Tezi. KSÜ araştırma ve uygulama hastanesi'nde hastane enfeksiyonu etkeni olarak izole edilen Acinetobacter baumannii izolatlarının hızlı moleküler epidemiyolojik tanısı. Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Kahramanmaraş, Türkiye.
• 2. Tünay, A. (2012). Tıpta Uzmanlık Tezi. Hastane kaynaklı pan drug resistant Acinetobacter baumannii enfeksiyonlarında risk faktörlerinin araştırılması. Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, Türkiye.
• 3. Şahin, A.R., Doğruer, D., Nazik, S., Aktemur, A., Öksüz, H., Aral, M., Ateş, S. (2019). Hastane kökenli patojenlerde artan antimikrobiyal direnç sorunu: Acinetobacter baumannii. Online Türk Sağlık Bilimleri Dergisi, 4(2), 156-169. [CrossRef]
• 4. Azap, Ö.K., Timurkaynak, F., Arslan, H., Karaman, S.Ö. (2004). Hastane infeksiyon etkeni olarak izole edilen non-fermentatif gram negatif bakterilerde siprofloksasin, ofloksasin ve levofloksasinin in-vitro etkinliğinin karşılaştırılması. Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Mecmuası, 57(4), 189-194. [CrossRef]
• 5. Uğur, M., Genç, S. (2019). Yoğun bakım ünitelerinden izole edilen Acinetobacter baumannii ve Pseudomonas aeruginosa suşlarının üç yıllık direnç profili. Turkish Journal of Intensive Care, 17(3), 130-137. [CrossRef]
• 6. Serapide, F., Guastalegname, M., Gullì, S.P., Lionello, R., Bruni, A., Garofalo, E., Longhini, F., Trecarichi, E.M., Russo, A. (2024). Antibiotic treatment of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii infections in view of the newly developed β-Lactams: A narrative review of the existing evidence. Antibiotics, 13, 1-16. [CrossRef]
• 7. Özgür, Ö., Aksaray, N. (2014). Acinetobacter infections and treatment. Journal of Pediatric Infection, 8(1), 28-32. [CrossRef]
• 8. Abdallh, D.N.A. (2024). Yüksek Lisans Tezi. Kinolon dirençli Acinetobacter baumannii izolatlarında plazmit aracılı kinolon direnç genlerinin araştırılması. Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi, Kırşehir, Türkiye.
• 9. Park, S., Lee, K.M., Yoo, Y.S., Yoo, J.S., Yoo, J.I., Kim H.S., Lee, Y.S., Chung, G.T. (2011). Alterations of gyrA, gyrB, and parC and activity of efflux pump in fluoroquinolone-resistant Acinetobacter baumannii. Osong Public Health and Research Perspectives, 2(3), 164-170. [CrossRef]
• 10. Liu, Y.H., Kuo, S.C., Lee, Y.T., Chang, I.C.Y., Yang, S.P., Chen, T.L., Fung, C.P. (2012). Amino acid substitutions of quinolone resistance determining regions in gyrA and parC associated with quinolone resistance in Acinetobacter baumannii and Acinetobacter genomic species 13TU. Journal of Microbiology, Immunology and Infection, 45, 108-112. [CrossRef]
• 11. Giles, J., Hardick, J., Yuenger, J., Dan, M., Reich, K., Zenilman, J. (2004). Use of applied biosystems 7900HT sequence detection system and taqman assay for detection of quinolone-resistant Neisseria gonorrhoeae. Journal of Clinical Microbiology, 42, 3281–3283. [CrossRef]
• 12. Johnson, M., Zaretskaya, I., Raytselis, Y., Merezhuk, Y., McGinnis, S., Madden, T.L. (2008). NCBI BLAST: A better web interface. Nucleic Acids Research, 36, 5-9. [CrossRef]
• 13. Ye, J., McGinnis, S., Madden, T.L. (2006). BLAST: Improvements for better sequence analysis. Nucleic Acids Research, 34, 6-9. [CrossRef]
• 14. Larkin, M.A., Blackshields, G., Brown, N.P., Chenna, R., McGettigan, P.A., McWilliam, H., Valentin, F., Wallace, I.M., Wilm, A., Lopez, R., Thompson, J.D., Gibson, T.J., Higgins, D.G. (2007). Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics, 23(21), 2947-2948. [CrossRef]
• 15. Sheng, W.H., Lin, Y.C., Wang, J.T., Chen, Y.C., Chang, S.C., Hsia, K.C., Wu, R.J., Li, S.Y. (2009). Identification of distinct ciprofloxacin susceptibility in Acinetobacter spp. by detection of the gyrA gene mutation using real-time PCR. Molecular and Cellular Probes, 23(3-4), 154-156. [CrossRef]
• 16. Shahhat, M.S.A., Gaballa, E.A.E.Y., Rohman, R.Z.A.E., Mohamme, M.N., Yassin, A.S. (2021). Association between mutations in GyrA/B and ParC/E genes of Acinetobacter baumannii clinical isolates and fluoroquinolones resistance. Microbes and Infectious Diseases, 2 (2), 343-351. [CrossRef]
• 17. Hong, C.K., Kim, J., Kim, G.Y. (2021). Characteristics of quinolone resistance in multidrug-resistant Acinetobacter baumannii strains ısolated from general hospitals. Jundishapur Journal of Microbiology, 14(3), e115128. [CrossRef]
• 18. Tantawy, E.A., Sayed, H.M.E., Matar, H.M., Azhary, B.A.E. (2020). Multi and extensive drug resistant Acinetobacter baumannii in ICUs: Risk factors, antimicrobial resistance profiles and coharboring of gyrA and parC mutations. Egyptian Journal of Medical Microbiology, 29(4), 109-116.
• 19. Rizka, M.A., Hasmono, D., Kuntaman. (2014). The profıle of genetıc mutation of the gyrB gene on clinical isolation of Acinetobacter baumannii resistant to ciprofloxacin. Folia Medica Indonesiana, 50(4), 215-218.
• 20. Chiu, C.H., Lee, H.Y., Tseng, L.Y., Chen, C.L., Chia, J.H., Su, L.H., Liu, S.Y. (2010). Mechanisms of resistance to ciprofloxacin, ampicillin/sulbactam and imipenem in Acinetobacter baumannii clinical isolates in Taiwan. International Journal of Antimicrobial Agents, 35, 382-386. [CrossRef]
• 21. Hamouda, A., Amyes, S.G.B. (2004). Novel gyrA and parC point mutations in two strains of Acinetobacter baumannii resistant to ciprofloxacin. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 54(3), 695-696. [CrossRef]
• 22. Lee, J.K., Lee, Y.S., Park, Y.K., Kim, B.S. (2005). Mutations in the gyrA and parC genes in ciprofloxacin-resistant clinical isolates of Acinetobacter baumannii in Korea. Microbiology and Immunology, 49(7), 647-653. [CrossRef]