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dc.contributor.author
Colque, Claudia Antonella
dc.contributor.author
Albarracín Orio, Andrea Georgina
dc.contributor.author
Tomatis, Pablo Emiliano
dc.contributor.author
Dotta, Gina
dc.contributor.author
Moreno, Diego Martin
dc.contributor.author
Hedemann, Laura Gabriela
dc.contributor.author
Hickman, Rachel A.
dc.contributor.author
Sommer, Lea M.
dc.contributor.author
Feliziani, Sofía
dc.contributor.author
Moyano, Alejandro Jose
dc.contributor.author
Bonomo, Robert A.
dc.contributor.author
K. Johansen, Helle
dc.contributor.author
Molin, Søren
dc.contributor.author
Vila, Alejandro Jose
dc.contributor.author
Smania, Andrea
dc.date.available
2023-07-13T12:12:56Z
dc.date.issued
2022-09
dc.identifier.citation
Colque, Claudia Antonella; Albarracín Orio, Andrea Georgina; Tomatis, Pablo Emiliano; Dotta, Gina; Moreno, Diego Martin; et al.; Longitudinal Evolution of the Pseudomonas-Derived Cephalosporinase (PDC) Structure and Activity in a Cystic Fibrosis Patient Treated with β-Lactams; American Society for Microbiology; mBio; 13; 5; 9-2022; 1-17
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/203653
dc.description.abstract
Traditional studies on the evolution of antibiotic resistance development use approaches that can range from laboratory-based experimental studies, to epidemiological surveillance, to sequencing of clinical isolates. However, evolutionary trajectories also depend on the environment in which selection takes place, compelling the need to more deeply investigate the impact of environmental complexities and their dynamics over time. Herein, we explored the within-patient adaptive long-term evolution of a Pseudomonas aeruginosa hypermutator lineage in the airways of a cystic fibrosis (CF) patient by performing a chronological tracking of mutations that occurred in different subpopulations; our results demonstrated parallel evolution events in the chromosomally encoded class C β-lactamase (blaPDC). These multiple mutations within blaPDC shaped diverse coexisting alleles, whose frequency dynamics responded to the changing antibiotic selective pressures for more than 26 years of chronic infection. Importantly, the combination of the cumulative mutations in blaPDC provided structural and functional protein changes that resulted in a continuous enhancement of its catalytic efficiency and high level of cephalosporin resistance. This evolution was linked to the persistent treatment with ceftazidime, which we demonstrated selected for variants with robust catalytic activity against this expanded-spectrum cephalosporin. A “gain of function” of collateral resistance toward ceftolozane, a more recently introduced cephalosporin that was not prescribed to this patient, was also observed, and the biochemical basis of this cross-resistance phenomenon was elucidated. This work unveils the evolutionary trajectories paved by bacteria toward a multidrug-resistant phenotype, driven by decades of antibiotic treatment in the natural CF environmental setting. IMPORTANCE Antibiotics are becoming increasingly ineffective to treat bacterial infections. It has been consequently predicted that infectious diseases will become the biggest challenge to human health in the near future. Pseudomonas aeruginosa is considered a paradigm in antimicrobial resistance as it exploits intrinsic and acquired resistance mechanisms to resist virtually all antibiotics known. AmpC β-lactamase is the main mechanism driving resistance in this notorious pathogen to β-lactams, one of the most widely used classes of antibiotics for cystic fibrosis infections. Here, we focus on the β-lactamase gene as a model resistance determinant and unveil the trajectory P. aeruginosa undertakes on the path toward a multidrug-resistant phenotype during the course of two and a half decades of chronic infection in the airways of a cystic fibrosis patient. Integrating genetic and biochemical studies in the natural environment where evolution occurs, we provide a unique perspective on this challenging landscape, addressing fundamental molecular mechanisms of resistance.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Society for Microbiology
dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
CEFTOLOZANE RESISTANCE
dc.subject
CYSTIC FIBROSIS
dc.subject
HYPERMUTABILITY
dc.subject
PSEUDOMONAS AERUGINOSA
dc.subject
Β-LACTAMASE EVOLUTION
dc.subject.classification
Biología Celular, Microbiología
dc.subject.classification
Ciencias Biológicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
Longitudinal Evolution of the Pseudomonas-Derived Cephalosporinase (PDC) Structure and Activity in a Cystic Fibrosis Patient Treated with β-Lactams
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2023-07-10T10:31:16Z
dc.identifier.eissn
2150-7511
dc.journal.volume
13
dc.journal.number
5
dc.journal.pagination
1-17
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Colque, Claudia Antonella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
dc.description.fil
Fil: Albarracín Orio, Andrea Georgina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
dc.description.fil
Fil: Tomatis, Pablo Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
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Fil: Dotta, Gina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
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Fil: Moreno, Diego Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina
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Fil: Hedemann, Laura Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
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Fil: Hickman, Rachel A.. Technical University of Denmark; Dinamarca
dc.description.fil
Fil: Sommer, Lea M.. Technical University of Denmark; Dinamarca
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Fil: Feliziani, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
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Fil: Moyano, Alejandro Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
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Fil: Bonomo, Robert A.. Case Western Reserve University; Estados Unidos
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Fil: K. Johansen, Helle. Technical University of Denmark; Dinamarca
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Fil: Molin, Søren. Technical University of Denmark; Dinamarca
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Fil: Vila, Alejandro Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
dc.description.fil
Fil: Smania, Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
dc.journal.title
mBio
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.01663-22
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1128/mbio.01663-22
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