Phenotypic, Genotypic, And Comparative Genomic Analysis Of Biofilm Formation And Gelatinase Activity In Enterococcal Clinical Isolates By Khaled Abdelnasser Mohamed Abdelrahman; Under the supervision of Dr. Ramy Karam Aziz, Dr. Mona Tawfik Kashef, Dr. Yomna Abdelgawad Hashem

Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 76-91.

Enterococci have different biofilms and gelatinase production capabilities; however, the genomic basis for these variations is not fully understood. Thus, this work aims to investigate and identify genes that are correlated with the pathogenicity, and the discrepancy in biofilm intensity, as well as gelatinase activity. To this end, the Bacterial and Viral Bioinformatics Resource Center (BV-BRC) was used to compare the virulome of publicly available E. faecalis genomes (with intestinal and extraintestinal origin). Additionally, 140 clinical enterococcal isolates were collected and identified to the species level by a polymerase chain reaction (PCR) targeting the ddl gene. The genomes of 33 clinical isolates were fully sequenced in an Illumina HISeq 4000 instrument. The biofilm formation activity was evaluated by the crystal violet assay and the gelatinase activity was detected by the nutrient gelatin plate method. The fsrA, fsrB and gelE genes were detected by PCR. Most isolates were identified as E. faecalis (n = 126) and were shown to form biofilm with different intensities. A gelatinase activity was detected in 21% of the isolates. cyl locus, asa1, fsrA and fsrB genes were significantly positively correlated with pathogenicity (p < 0.05), while the prgB/asc10, psaA, esp, and cps locus were significantly positively correlated with both biofilm intensity and pathogenicity (p < 0.05). The EF0818 gene was associated with biofilm intensity. The fsrA, fsrB, ace, and cpsF genes were significantly positively correlated with gelatinase activity (p < 0.05). In conclusion, this study opened the door to identifying new genes linked to the pathogenicity, biofilm formation and gelatinase activity of Enterococcus spp. These genes can be used as targets for unconventional therapy against E. faecalis.

المقدمة: المكورات المعوية سبب رئيسي لعدوى المستشفيات ولها القدرة على إنتاج انزيم الجيلاتيناز وتكوين الأغشية الحيوية بـدرجات مختلفة، لكن المصدر الجينومي للاختلاف في هذه الصفات المظهرية غير معروف، ومن ثم أجريت هذه الدراسة لتحديد الدور المحتمل لجينات عوامل الضراوة في إنتاج وكثافة الأغشية الحيوية وإنتاج انزيم الجيلاتيناز.
الطرق: قارنت هذه الدراسة جينوم بكتيريا Enterococcus faecalis في سلالات معزولة معوياً وأخرى من خارج الأمعاء. كذلك، تم جمع ١٤٠ عزلة سريرية من المكورات المعوية وتعريفها على مستوى الأنواع عن طريق تفاعل البلمرة المتسلسل الذي يستهدف جين ddl .كما تم التعرف على تسلسل الجينوم الكامل لـ٣٣ عزلة سريرية باستخدام Illumina HiSeq وتقييم كثافة تكوين الأغشية الحيوية باختبار الكريستال البنفسجي بينما تم الكشف عن انتاج انزيم الجيلاتيناز باستخدام اختبار أجار الجيلاتين في الأطباق. أما عن جينات fsrA و fsrB وgelE ، فقد تم الكشف عنها بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل.
النتائج: غالبية العزلات التي تم تعيين نوعها انتمت إلىE. faecalis (١٢٦ عزلة)؛ وكان لمعظمها القدرة على تكوين الأغشية الحيوية بـكثافات مختلفة. كذلك تم التأكد من قدرة ٢١٪ من العزلات على إنتاج انزيم الجيلاتينيز. وقد أثبتت الدراسة وجود ارتباط إيجابي بين جينات cyl locus و asa1 وfsrA وfsrB و الاصل غير المعوي للبكتريا (بدلالة إحصائية (p <0.05. في حين ارتبط وجود جينات prgB/asc10 وpsaA وesp و cps إيجابياً بكثافة الغشاء الحيوي والاصل غير المعوي للبكتريا. ارتبط وجود جين EF0818 بكثافة الأغشية الحيوية (p < 0.05) و و وجود جينات fsrA وfsrB وace و cpsF بإنتاج انزيم الجيلاتيناز بشكل إيجابي. (p < 0.05)
الاستنتاج: تفتح هذه الدراسة الباب لتحديد جينات جديدة مرتبطة بالقدرة المرضية وتكوين الأغشية الحيوية وإنتاج الجيلاتيناز في المكورات المعوية، ويمكن استخدام نواتج هذه الجينات كأهداف لعلاج غير تقليدي يستهدف E. faecalis.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.