Genetic and phenotypic characteristics of Klebsiella michiganensis isolates

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to identify an optimal research target for detection of Klebsiella michiganensis isolates, determine their genetic and phenotypic characteristics necessary for identification. Here, we examined 11 Klebsiella oxytoca strains, lacking (atypical, negative) a marker 5-aminosalicylate decarboxylase (detected by the chromogenic reaction by 5-aminosalicylic acid) unique for the genus Klebsiella bacteria. They were selected for genetic analysis subsequent to a phenotypic characterization of K. oxytoca clinical isolates, collected in within 2015–2018 period in medical institutions in St. Petersburg. Two K. oxytoca and two Raoultella ornithinolytica clinical strains displaying typical properties were used as a control. The presence of 5-aminosalicylate decarboxylase was detected by the chromogenic reaction with the “Klebsiella 5-ASK CHROME C” nutrient medium (Pasteur Institute, St. Petersburg). Substrate utilization as the sole carbon source was detected on a solid minimal synthetic medium added with 2 g/L substrate during incubation for 72 hours at 37°C. Biochemical bacteria features were studied by the microvolume method with the “Rapid-Entero” test system (Pasteur Institute, St. Petersburg). Genetic strain characterization was performed by estimating 16S rRNA, gyrA, rpoB by using a routine PCR with primer sequences described before. Two rpoB gene fragments with a total length 834 bp, 16S rRNA gene fragment — 387 bp, and gyrA gene fragment — 441 bp were amplified followed by their sequencing by Singer on an ABI 3130 automatic capillary sequencer (Applied Biosystems, USA) and subsequently determined similarity levels. Amplification pattern for pehX gene PCR fragments was performed by using a method described elsewhere with two primer pairs flanking fragment AD with a 513 bp length and 344 bp CD-long motifs. While examining 11 clinical bacterial strains identified earlier as Klebsiella oxytoca, lacking (atypical, negative) a 5-aminosalicylate decarboxylase (detected by the chromogenic reaction by 5-aminosalicylic acid) unique for the genus Klebsiella, molecular techniques identified 9 K. michiganensis strains and 1 strain highly homologous to Klebsiella kielensis based on the rpoB gene nucleotide sequence, confirming its high informative value. We used the methods for estimating a similarity level for sequenced fragments of 16S rRNA genes (fragment length 387 bp), gyrA gene (fragment length 441 bp), rpoB gene (rpoB-b and rpoB-e with a total fragments length 834 bp), and the analysis of marker amplicon patterns for pehX gene (AD, CD). It was shown that for the 4 K. oxytoca strains, 99–100% similarity to K. michiganensis was identified for all fragments in the sequenced genes. Moreover, similarity of all 9 strains detected with K. michiganensis was revealed only in the rpoB gene, hereby allowing to recommend it as the most informative approach. The pehX gene encoding polygalacturonase was verified by PCR in the majority of K. michiganensis strains, pointing that this approach is not rational for their identification (distinguish with K. oxytoca). The most informative for the phenotypic identification of K. michiganensis are were assays characterized by a common profile for the majority of strains: lack of 5-aminosalicylate decarboxylase, lack of utilized histamine, dulcitol, tricarballylic acid; positive for indole production, as well as D-melezitose and putrescine utilization.

About the authors

E. P. Sivolodskii

S.M. Kirov Military Medical Academy; St. Petersburg Pasteur Institute

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Microbiology; Senior Researcher, Laboratory of Molecular Biological Techniques

St. Petersburg

Russian Federation

O. A. Freylikhman

St. Petersburg Pasteur Institute

Author for correspondence.
Email: olga1-7@mail.ru

Olga A. Freylikhman, PhD (Biology), Head of the Laboratory of Molecular Biological Techniques

197101, St. Petersburg, Mira str., 14.

Phone: +7 (812) 232-01-08 (office).

Russian Federation

References

  1. Сиволодский Е.П. Специфическое свойство бактерий рода Klebsiella — цветная реакция с 5-аминосалициловой кислотой в питательной среде // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1988. № 12. С. 26–29.
  2. Сиволодский Е.П. Хромогенная синтетическая питательная среда «Клебсиелла 5-АСК ХРОМ С» для выделения и идентификации клебсиелл // Клиническая лабораторная диагностика. 2015. Т. 60, № 5. С. 48–51.
  3. Brisse S., Verhoef J. Phylogenetic diversity of Klebsiella pneumoniae and Klebsiella oxytoca clinical isolates revealed by randomly amplified polymorphic DNA, gyrA and parC genes sequencing and ribotyping. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2001, vol. 51, pp. 915–924. doi: 10.1099/00207713-51-3-915
  4. Granier S., Plaisance L., Leflon-Guibout V., Lagier E., Morand S., Goldstein F., Nicolas-Chanoine M. Recognition of two genetic groups in the Klebsiella oxytoca taxon on the basis of chromosomal β-lactamase and housekeeping gene sequences as well as ERIC-1R PCR typing. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2003, vol. 53 (pt. 3), pp. 661–668. doi: 10.1099/ijs.0.02408-0
  5. Kovtunovych G., Lytvynenko T., Negrutska V., Lar O., Brisse S., Kozyrovska N. Identification of Klebsiella oxytoca using a specific PCR assay targeting the polygalacturonase pehX gene. Res. Microbiol., 2003, vol. 154, pp. 587–592. doi: 10.1016/S0923-2508(03)00148-7
  6. Liao T.L., Lin A.C., Chen E., Huang T.W., Liu Y.M., Chang Y.H., Lei J.F., Lauderdale T.L., Wang J.T., Chang S.L., Tsai S.F., Chen Y.T. Complete genome sequence of Klebsiella oxytoca E718, a New Delhi metallo-β-lactamase-1-producing nosocomial strain. J. Bacteriol., 2012, vol. 194, no. 19, pp. 5454. doi: 10.1128/JB.01216-12
  7. Passet V., Brisse S. Description of Klebsiella grimontii sp. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2018, vol. 68, pp. 377–381. doi: 10.1099/ijsem.0.002517
  8. Saha R., Farrance Ch.E., Verghese B., Hong S., Donofrio R. Klebsiella michiganensis sp. nov. a new bacterium isolated from a tooth brust holder. Curr. Microbiol., 2013, vol. 66, pp. 72–78. doi: 10.1007/s00284-012-0245-x
  9. Zheng B., Xu H., Ya X., Lv T., Jiang X., Cheng H., Zhang J., Chen Y., Huang C., Xiao Y. Identification and genomic characterization of a RPC-2-, NDM-1and NDM-5-producing Klebsiella michiganensis isolate. J. Antimicrob. Chemother., 2018, vol. 73, no. 2, pp. 536–538. doi: 10.1093/jac/dkx415

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Sivolodskii E.P., Freylikhman O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».