Diversity of Tn1546 Elements in Vancomycin-Resistant Enterococci Isolated from Korea

Abstract

Background : The vanA gene cluster of vancomycin-resistant enterococci (VRE) is carried as a part of Tn1546-like elements. In this study we characterized the structure of Tn1546-like elements in Enterococcus. faecium isolated from patients in Korea. The isolates were also typed by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). Methods : During 2000, 21 clinical isolates of vanA-containing E. faecium were collected from ten university hospitals in Korea. E. faecium BM4147 was used as a control. PFGE was performed on a CHEF-DR III apparatus. For structural analysis of Tn1546, the overlapping PCR amplification of internal regions of Tn1546 was performed. The purified PCR products were directly sequenced by using ABI Prism 3100 DNA SEQUENCER. Results : All isolates were divided into 3 types according to the distribution of insertion sequences (IS elements) integrated Tn1546 elements. Type I and II were characterized by an IS1542 insertion in the orf2-vanR intergenic region and an IS1216V insertion in the vanX-vanY intergenic region. Type III represented two copies of IS1216V at the orf1 and in the vanX-vanY intergenic region as well as IS1542 in the orf2-vanR intergenic region. No isolates were identical to the prototype, which was identical to the predicted pattern for the published sequence of Tn1546. The PFGE results revealed that all strains except A13, C1, A2 and A9 were genetically unrelated. Conclusion : The distribution of IS in Tn1546-like elements of the Korean isolates is similar to that of the European VREs. Considering the results of PFGF and Tn1546 typing, the horizontal transfer of vanA resistance gene may be occurring among genetically diverse strains of E. faecium in Korea.

배경 : VRE의 vanA 유전자는 Tn 1546내에 존재하며 vanR,vanS, vanH, vanA , vanX, vanY 및 vanZ로 구성되어 있는데,Tn1546 트랜스포존은 유전자내의 점 돌연변이, 결실 및 삽입서열의 삽입 등에 의해 유전적 다양성을 나타낸다. 이에 연구자는국내에서 분리된vanA 형 VRE의 Tn 1546의 유전자 구조를 분석하여 vanA 유전자의 전파양상을 연구하였다 방법 : 20년 1월에서 12월 동안 전국 10개 대학병원에서 분리된 vanA 형 vancomycin 내성 Enterococcus faecium 21균주를대상으로 하였다. 한천희석법에 따라 최소억제농도를 측정하고연쇄중합효소반응법(PCR)으로 내성유전자형을 확인하였다. Over-lapping PCR과 DNA 염기서열분석기를 이용하여 내성유전자의구조와 염기서열을 분석하고 유전적 연관성은 pulsed-field gelelectrophoresis를 한 후 Bio-Gene software를 이용하여 분석하였다. 결과 : 트랜스포존의 유형분석 결과 3가지 주 유형으로 분류되었고(I-III), 표준 균주인 BM4147과 동일한 트랜스포존형(proto-type)에 속하는 형은 한 균주도 없었다. I형과 II형은orf2-vanRintergenic region에 IS1542의 삽입과 함께 vanX-vanY intergenicregion에 IS1216V의 삽입을 보였다. I형은 I, I형의 특징과 함께 orf1부분에 IS1216V의 삽입이 추가로 관찰되었다. PFGE를이용한 유전형별 분석결과 A13과 C1 그리고 A2와 A9를 제외한나머지 균주들은 다양한 양상을 보였다. 결론 : 국내에서 분리된 VRE의 내성유전자 구조 분석 결과 IS의 분포 양상이 유럽의 분리주와 유사하였다. PFGE를 이용한 균형 형별 결과 다양한 양상을 보이고 내성유전자 구조 분석 결과 대부분의 균주가 병원에 상관없이 II형을 나타내는 것으로 보아 수평전이가 내성전이의 주요기전으로 추측된다.