Metagenomic Characterisation of Antibiotic Resistance in Anaerobic Digesters and Their Implications for Environmental Health.

چکیده اصلی

Antimicrobial resistance (AMR) in environmental systems represents an emerging One Health challenge, with anaerobic digesters potentially serving as reservoirs of resistance-associated genetic features. This study analysed four publicly available anaerobic digester shotgun metagenomic datasets (M2, M3, M12 and M17) retrieved from the NCBI Sequence Read Archive to characterise microbial functions, resistance-associated annotations and antibiotic target loci. The datasets were generated using Illumina HiSeq 2000 sequencing and analysed through quality assessment, assembly, functional annotation and resistome profiling. A total of 1082 resistance-associated annotations were identified, with the highest abundance detected in M2 (348), followed by M12 (276), M17 (259) and M3 (205). Detected annotations were associated with diverse antimicrobial categories, including aminoglycosides, quinolones, beta-lactams, tetracyclines, glycopeptides, macrolides and sulfonamides. Several frequently detected loci, including rpoB, rpoC, gyrA, gyrB, EF-Tu, EF-G, Ddl and KasA, were interpreted as antibiotic target or housekeeping loci rather than confirmed acquired resistance genes. Exploratory co-abundance analysis identified strong associations among functionally linked loci, including rpoB-rpoC and gyrA-gyrB, likely reflecting shared genomic occurrence or functional relationships. These findings highlight the resistome potential of anaerobic digesters while emphasising the need for host-resolved metagenomics, mobile genetic element analysis and mutation-level characterisation to clarify environmental AMR risks.

ترجمه فارسی چکیده

مقاومت آنتی‌بیوتیکی (AMR) در سیستم‌های محیطی چالش جدیدی در چارچوب سلامت یکپارچه (One Health) محسوب می‌شود، و بی‌هوازی‌سازها به عنوان ذخایر احتمالی ویژگی‌های ژنتیکی مرتبط با مقاومت عمل می‌کنند. این مطالعه چهار مجموعه داده متاژنومیک شات‌گون بی‌هوازی‌ساز (M2، M3، M12 و M17) را که از مخزن خوانش NCBI بازیابی شده‌اند، برای توصیف توابع میکروبی، برچسب‌های مرتبط با مقاومت و لکوس‌های هدف آنتی‌بیوتیکی تحلیل کرد. مجموعاً ۱۰۸۲ برچسب مرتبط با مقاومت شناسایی شد که بیشترین فراوانی در M2 (۳۴۸)، M12 (۲۷۶)، M17 (۲۵۹) و M3 (۲۰۵) مشاهده شد. این برچسب‌ها با دسته‌های متنوع آنتی‌بیوتیکی از جمله آمینوگلیکوزیدها، کوینولون‌ها، بتا-لاکتام‌ها، تتراسایکلین‌ها، گلیکوپپتیدها، مکرولایدها و سولفونامیدها مرتبط بودند. چندین لکوس شایع، از جمله rpoB، rpoC، gyrA، gyrB، EF-Tu، EF-G، Ddl و KasA، به عنوان لکوس‌های هدف آنتی‌بیوتیکی یا لکوس‌های اصلی تفسیر شدند، نه ژن‌های مقاومت به‌دست‌آمده تأیید شده. تحلیل هم‌فراوانی اکتشافی روابط قوی را بین لکوس‌های مرتبط با عملکرد، از جمله rpoB-rpoC و gyrA-gyrB، شناسایی کرد که احتمالاً نشان‌دهنده وقوع ژنوم مشترک یا روابط عملکردی است. این یافته‌ها پتانسیل مقاومت‌وم (resistome) بی‌هوازی‌سازها را برجسته می‌کند، در حالی که نیاز به متاژنومیک میزبان-محل‌یابی، تحلیل عناصر ژنتیکی متحرک و توصیف سطح جهش را برای روشن کردن ریسک‌های محیطی AMR تاکید می‌کند.

متن کامل اصلی