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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82520| Type: | Tese |
| Title: | Transcriptoma associado a sobrevivência de Klebsiella pneumoniae com resistência estendida sob estresse de meropenem |
| Authors: | Fonseca, Xhaulla Maria Quariguasi Cunha |
| Advisor: | Lima, Aldo Ângelo Moreira |
| Keywords in Brazilian Portuguese : | Transposases;Carbapenêmicos;Metabolismo |
| Keywords in English : | Metabolism;Carbapenems;Transposases |
| Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA |
| Issue Date: | 2025 |
| Citation: | FONSECA, Xhaulla Maria Quariguasi Cunha. Transcriptoma associado a sobrevivência de Klebsiella pneumoniae com resistência estendida sob estresse de meropenem. 2025. Tese (Doutorado em Ciências Médicas) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/ 82520. Acesso em: 15 set. 2025. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | Klebsiella pneumoniae extensivamente resistente é um patógeno oportunista de alta relevância clínica, cuja resistência a carbapenêmicos, especialmente meropenem, compromete severamente as opções terapêuticas disponíveis. Este estudo teve por objetivo elucidar, por meio de análise transcriptômica, os mecanismos moleculares de adaptação de uma cepa produtora de carbapenemase submetida à concentração inibitória mínima (CIM) de meropenem. A cepa, isolada de aspirado traqueal de paciente em UTI e identificada por VITEK® 2, foi caracterizada quanto à sensibilidade antibacteriana por difusão em disco, microdiluição em caldo e método automatizado, revelando CIM de 64 µg/mL para ciprofloxacino, 256 µg/mL para gentamicina e 256 µg/mL para meropenem. Após exposição ao meropenem na CIM, monitorou-se a curva de crescimento até a fase log e extraiu-se RNA total para remoção de rRNA, construção de bibliotecas de cDNA e sequenciamento em plataforma Illumina. A análise diferencial com DESeq2 (log₂ FC ≥ 1 ou ≤ –1; p < 0,05) identificou 312 genes modulados: destacaram-se oito transcritos superexpressos, como o inibidor associado ao ribossomo A, transposase InsK (IS150), D-ribose piranase, transglicosilase/PBP-1C e proteína Maf de septação, e quatro subexpressos, incluindo transportadores ABC e proteína de membrana UPF0118. Além disso, houve reprogramação metabólica marcante: reforço da biossíntese de lipídios e fosfolipídeos para manutenção da membrana, ativação de vias de degradação de carboidratos e flexibilidade na utilização de fontes de carbono, elevação de enzimas do metabolismo aminoacídico (alanina, glicina, glutamina), estímulo das rotas energéticas anaeróbias e aumento da geração de NADPH pela via pentose-fosfato, concomitante à repressão de rotas de síntese de DNA e sistemas de secreção. Esses achados revelam uma estratégia adaptativa multifacetada, em que K. pneumoniae XDR reestrutura funções metabólicas e mecanismos de defesa para sobreviver sob intensa pressão antibiótica, apontando potenciais alvos para intervenções farmacológicas. |
| Abstract: | Extensively drug-resistant Klebsiella pneumoniae is an opportunistic pathogen of high clinical relevance, whose resistance to carbapenems—especially meropenem—severely compromises available therapeutic options. This study aimed to elucidate, via transcriptomic analysis, the molecular adaptation mechanisms of a carbapenemase-producing strain subjected to the minimum inhibitory concentration (MIC) of meropenem. The strain, isolated from a tracheal aspirate of an ICU patient and identified by VITEK® 2, was characterized for antibiotic susceptibility by disk diffusion, broth microdilution, and automated methods, showing MICs of 64 µg/mL for ciprofloxacin, 256 µg/mL for gentamicin, and 256 µg/mL for meropenem. After exposure to meropenem at its MIC, growth was monitored until log phase, total RNA was extracted for rRNA depletion, cDNA library preparation, and sequencing on an Illumina platform. Differential expression analysis with DESeq2 (log₂ fold change ≥ 1 or ≤ –1; p < 0.05) identified 312 modulated genes: eight transcripts were significantly upregulated—including the ribosome‐associated inhibitor A, InsK transposase (IS150), D-ribose pyranase, penicillin insensitive transglycosylase/PBP-1C, and the septation protein Maf—while four were downregulated, such as ABC transporters and the membrane protein UPF0118. Moreover, marked metabolic reprogramming was observed: enhanced lipid and phospholipid biosynthesis to maintain membrane integrity; activation of carbohydrate degradation pathways and flexibility in carbon source utilization; increased expression of amino acid metabolism enzymes (alanine, glycine, glutamine); stimulation of anaerobic energy‐generating pathways and elevated NADPH production via the pentose-phosphate pathway; and concurrent repression of DNA synthesis routes and secretion systems. These findings reveal a multifaceted adaptive strategy by which XDR K. pneumoniae restructures metabolic functions and defense mechanisms to survive intense antibiotic pressure, highlighting potential targets for pharmacological intervention. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82520 |
| Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/9703002183812190 |
| Advisor's ORCID: | https://orcid.org/0000-0002-0299-1747 |
| Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/2153321168945169 |
| Access Rights: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | DMC - Teses defendidas na UFC |
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