popularyzatorski opis rezultatów projektu

Nr wniosku: 189201, nr raportu: 16327. Kierownik (z rap.): mgr Marcin Adamczuk
Plazmidy to pozachromosomowe replikony postrzegane, obok bakteriofagów, jako główni
sprawcy horyzontalnego transferu genów. Chociaż nie są niezbędne do przeżycia swoim
gospodarzom, często warunkują cechy wpływające korzystnie na ich adaptację do różnych
warunków środowiska, np. oporność na antybiotyki. Celem projektu była egzogenna izolacja
plazmidów opornościowych występujących w populacjach bakterii bytujących w różnych
środowiskach wodnych, poprzez wprowadzenie ich do komórek Escherichia coli bez
charakteryzowania pierwotnego gospodarza.
W ramach projektu przebadano próbki środowiskowe pochodzące z 15 różnych
lokalizacji na terenie Polski (jeziora, rzeki, sztuczne zbiorniki wodne, oczyszczalnie ścieków).
Zgromadzono dużą kolekcję plazmidów warunkujących oporność na przynajmniej jeden z 14
antybiotyków/chemioterapeutyków reprezentujących różne klasy związków (m.in. betalaktamy i aminoglikozydy). Kilkadziesiąt replikonów poddano analizom genomicznym.
Przeprowadzona adnotacja ustalonych sekwencji nukleotydowych (o łącznej wielkości ponad
1,7 Mpz) pozwoliła wyróżnić w plazmidach moduły genetyczne odpowiedzialne za replikację
(np. typu IncL/M, IncQ, IncU), stabilne utrzymywanie w populacji (systemy partycyjne i
toksyna-antytoksyna) i transfer koniugacyjny, a także elementy transpozycyjne (np. IS26,
IS6100), integrony (klasy 1 i 3), geny oporności na antybiotyki (np. blaTEM-1, strAB, catB3,
qnrS2, mphA, tetA) i metale ciężkie (np. operon mer). Na podstawie wyników analiz
bioinformatycznych wytypowano plazmidy, które poddano analizom funkcjonalnym
obejmującym zbadanie poziomu warunkowanej oporności na antybiotyki, zakresu gospodarzy
i zdolności do mobilizacji/transferu koniugacyjnego.
Wśród zidentyfikowanych plazmidów dominują replikony mobilizowalne o szerokim
zakresie gospodarzy, zdolne do przenoszenia determinantów oporności pomiędzy różnymi
rodzajami bakterii. Część z nich wykazuje podobieństwo do plazmidów zidentyfikowanych
wcześniej metodą egzogenną w innych krajach, co wskazuje na szerokie rozpowszechnienie
pewnych typów replikonów w środowisku niezależnie od szerokości geograficznej. Niektóre
zidentyfikowane plazmidy są podobne również do tych pochodzenia klinicznego. Istnienie
takiego mobilnego rezystomu wspólnego dla szczepów patogennych i środowiskowych
pokazuje, że zjawisko oporność na antybiotyki stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia
publicznego na całym świecie.