Study of the Lysogenic Phages and Their Potential Applications in Clinical Strains of Multi-Drug Resistant Bacteria

Programa Oficial de Doutoramento en Bioloxía Celular e Molecular . 5004V01[Abstract] Bacteria with multiple resistance entail a global threat. In recent years, phage therapy has been widely reconsidered as an alternative to antibiotics. In particular, lytic phages have been shown to have great potential for treating infections with multi-resistant bacteria. In this thesis, we present the utility and study of lysogenic phages in clinical strains of multi-resistant bacteria. Concerning the potential of lysogenic phages in phage therapy, we have developed the strategy of transforming a lysogenic phage into a lytic one, Ab105-2φΔCI, and characterized its microbial activity. We also have purified and assayed the antimicrobial activity of two endolysins ElyA1 and ElyA2, from two prophages of a clinical strain of A. baumannii. Both alternatives have been shown to be effective in combination with antibiotics. In relation to the study of lysogenic phages in clinical strains, we pointed out the problem of the possible appearance of bacterial resistance against phages and the importance of searching and characterizing these resistance systems by searching in silico for phage resistance mechanisms in clinical strains of A. baumannii. We also identified 4 complete prophages in clinical strains of P. aeruginosa, 2 of them were newly identified: a Siphovirus phage, AUS531phi, and a filamentous Inovirus phage, pf8. Furthermore, we characterized a gene that increases the ability of one of them, the bci gene in AUS531phi, to infect the bacteria by the regulation of the Quorum system.[Resumo] As bacterias con múltiples resistencias supoñen unha ameaza a nivel global. Nos últimos anos, a terapia de fagos reconsiderouse amplamente como unha alternativa aos antibióticos. Especialmente, demostrouse que os fagos líticos teñen un gran potencial para tratar infeccións con bacterias multirresistentes. Nesta tese presentamos a utilidade e o estudo dos fagos lisoxénicos en cepas clínicas de bacterias con múltiple resistencia aos antibióticos. En relación ao potencial dos fagos lisoxénicos en terapia de fagos, desenvolvemos a estratexia de converter un fago lisoxénico nun lítico, Ab105-2φΔCI, e caracterizar a súa actividade microbiana. Tamén purificamos e caracterizamos a actividade microbiana de dúas endolisinas, ElyA1 e ElyA2 de dous profagos dunha cepa clínica de A. baumannii. Ambas alternativas demostraron ser efectivas en combinación con antibióticos. En relación ao estudo dos fagos lisoxénicos en cepas clínicas, sinalamos a problemática da posible aparición de resistencia contra fagos e a importancia de buscalas e caracterizalas buscando in silico mecanismos de resistencia contra fagos en cepas clínicas de A. baumannii. Tamén localizamos 4 profagos completos en cepas clínicas de P. aeruginosa, 2 deles foron novamente identificados: un fago do tipo Siphovirus, AUS531phi, e outro filamentoso do tipo Inovirus, pf8. Ademais, caracterizamos un xene que incrementa a habilidade dun deles, o xene bci en AUS531phi, para infectar a bacteria mediante a regulación do Quorum Sensing.[Resumen] Las bacterias con múltiples resistencias suponen una amenaza a nivel global. En los últimos años, la terapia de fagos se ha reconsiderado ampliamente como una alternativa a los antibióticos. Especialmente, se ha demostrado que los fagos líticos poseen un gran potencial para tratar infecciones con bacterias multirresistentes. En esta tesis presentamos la utilidad y estudio de los fagos lisogénicos en cepas clínicas de bacterias multirresistentes. En relación al potencial de los fagos lisogénicos en terapia de fagos hemos desarrollado la estrategia de convertir un fago lisogénico en uno lítico, Ab105-2φΔCI, y caracterizar su actividad microbiana. También purificamos y caracterizamos la actividad microbiana de dos endolisinas, ElyA1 y ElyA2, de dos profagos de una cepa clínica de A. baumannii. Ambas alternativas han demostrado ser efectivas en combinación con antibióticos. En relación al estudio de fagos lisogénicos en cepas clínicas, hemos señalado la problemática de la posible aparición de resistencia contra fagos y la importancia de buscarlas y caracterizarlas buscando in silico mecanismos de resistencia contra fagos en cepas clínicas de A. baumannii. También localizamos 4 profagos completos en cepas clínicas de P. aeruginosa, 2 de ellos fueron nuevamente identificados: un fago del tipo Siphovirus, AUS531phi, y otro filamentoso del tipo Inovirus, pf8. Además, también caracterizamos un gen que incrementa la habilidad de uno de ellos, el gen bci en AUS531phi, para infectar a la bacteria mediante la regulación del Quorum Sensing