Comparative Genomic Analysis of Multidrug-Resistant Escherichia coli Across Poultry-Human-Environmental Interfaces.

چکیده اصلی

The emergence of multidrug-resistant (MDR) Escherichia coli in poultry represents a critical One Health concern, particularly in developing countries. This study employed a comparative genomic approach to investigate the genomic characteristics, antimicrobial resistance (AMR) profiles, virulence determinants, of poultry-derived MDR E. coli isolates from Bangladesh. Whole-genome sequencing of three representative MDR isolates, identified with 83 globally diverse poultry, human, and environmental E. coli genomes. Pangenome analysis identified the characteristic open pangenome of E. coli, with core genes comprising only 4.6% of the combined dataset. Resistome analysis shown diverse AMR determinants, including blaCTX-M, blaTEM, sul, tet, and qnrS1, associated with antibiotic inactivation and efflux mechanisms. Virulence profiling revealed diverse genes involved in adhesion (fim, csg), iron acquisition (ent, fep, chu), motility, and secretion systems, with core virulence genes exhibiting > 90% sequence identity, whereas accessory virulence genes were more variable. Plasmid analysis demonstrated heterogeneous replicon types, predominantly IncF and Col plasmids, indicating their role in horizontal gene transfer. Jaccard similarity indices revealed moderate to high genetic overlap with global strains (~0.63 for virulence genes and ~0.55 for AMR profiles), suggesting shared evolutionary backgrounds. Phylogenomic and MLST identified all Bangladeshi isolates as ST457, clustering within a globally distributed clonal complex linked to ST10 and ST131 lineages. These findings suggest that the three Bangladeshi poultry-derived E. coli isolates are genetically related to globally circulating strains while harboring extensive resistance and virulence determinants, emphasizing poultry as an important reservoir of MDR pathogens and reinforcing the need for strengthened antimicrobial stewardship and genomic surveillance.

ترجمه فارسی چکیده

ظهور اکولای کولی مقاوم به داروهای متعدد (MDR) در مرغ‌ها یک نگرانی مهم سلامت یکپارچه به ویژه در کشورهای در حال توسعه است. این مطالعه از رویکرد ژنوم مقایسه‌ای برای بررسی ویژگی‌های ژنوم، پروفایل‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی و عوامل ویرولانس ایزولات‌های MDR اکولای کولی حاصل از مرغ در بنگلادش استفاده کرد. توالی‌یابی ژنوم کامل سه ایزولات نمادین MDR که با ۸۳ ژنوم اکولای کولی متنوع جهانی، انسانی و محیطی شناسایی شده بودند، انجام شد. تحلیل پان‌ژنوم، پان‌ژنوم باز مشخص اکولای کولی را شناسایی کرد که ژن‌های هسته تنها ۴.۶٪ از مجموع داده‌های ترکیبی را تشکیل می‌دادند. تحلیل رزیسوم نشان‌دهنده عوامل مقاومت آنتی‌بیوتیکی متنوعی از جمله blaCTX-M، blaTEM، sul، tet و qnrS1 مرتبط با مکانیسم‌های غیرفعال‌سازی و اکفت آنتی‌بیوتیک‌ها بود. پروفایل ویرولانس ژن‌های متنوعی در چسبندگی (fim، csg)، به دست آوردن آهن (ent، fep، chu)، حرکت و سیستم‌های ترشح را آشکار کرد، در حالی که ژن‌های ویرولانس هسته بیش از ۹۰٪ شباهت توالی را نشان می‌دادند، در حالی که ژن‌های ویرولانس کمکی متغیرتر بودند. تحلیل پلاسمید، انواع هتروژن رپلیکون را نشان داد که عمدتاً پلاسمیدهای IncF و Col بودند که نقش آن‌ها در انتقال افقی ژن را نشان می‌دهند. شاخص‌های شباهت Jaccard همپوشانی ژنتیکی متوسط تا بالا را با استرین‌های جهانی (~۰.۶۳ برای ژن‌های ویرولانس و ~۰.۵۵ برای پروفایل‌های مقاومت) آشکار کرد که پیشینه تکاملی مشترکی را نشان می‌دهد. فیلوژنومیک و MLST همه ایزولات‌های بنگلادشی را به ST457 طبقه‌بندی کرد که در یک کمپلکس کلونی جهانی در دسته ST10 و ST131 قرار داشتند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که سه ایزولات اکولای کولی حاصل از مرغ بنگلادشی از نظر ژنتیکی با استرین‌های در گردش جهانی مرتبط هستند در حالی که حاوی عوامل مقاومت و ویرولانس گسترده هستند و تأکید می‌کنند که مرغ به عنوان یک مخزن مهم از عوامل بیماری‌زا MDR است.

متن کامل اصلی