PCR fingerprinting을 이용한 국내분리 다제 내성 폐렴구균의 페니실린 결합단백 유전자의 구조 분석 = PCR fingerprinting Analysis of Genes Encoding Penicillin-binding Proteins of Multidrug-resistant Streptococcus pneumoniae Isolated from Korea
목 적 : 세계 최고의 내성률을 보이고 있는 국내에서의 폐렴 구균 내성은 단기간에 급증한 현상을 보이고 있다. 본 연구는 폐렴구균의 내성률이 국내에서 급증한 원인 중의 하나로서 내성의 전파가 작용하고 있을 가능성을 입증하고자, 베타락탐 항균제 내성 균주에서 변화하는 PBP 1A, 2X, 2B 유전자의 구조를 분석하고자 하였다. 이는 분자 역학의 일환으로 균주 간의 유전적 상관성을 검토할 수 있을 뿐 아니라, 폐렴구균이 항균제 내성 기전을 규명하기 위한 중요한 기초 자료로 이용될 수 있다.
방 법 : 1989년부터 1996까지 국내 2대 대학병원에서 분리된 다제 내성균주 22주를 대상으로 하였다. 이 균주들의 염색체 핵산을 분리한 후 PBP 1A, 2X, 2B 유전자를 각각의 특이 primer로 증폭하는 PCR을 시행하였다. PCR로 얻은 PBP 유전자를 HinfI과 MseI+DdeI으로 절단하고 [α-?P]dCTP나 [α-?P]dTTP로 end-labeling하여 절편 양상을 분석하였다. 절편의 비교 분석과 함께 UPGMA법을 이용하여 dendrogram을 구하여 유전적 근친도를 분석하였다.
결 과 : PBP 1A 유전자의 증폭 산물은 Hinf I으로 절단하여 얻은 fingerprinting pattern은 5균주를 제외한 17균주에서 거의 동일한 양상을 보였다. Dendrogram 상 PBP 1A는 77%, 2X 77%, 2B 82%의 균주가 90% 이상의 유사성을 보이는 cluster를 이루고 있었다.
결 론 : 이상으로 PCR fingerprinting 방법을 이용하여 다제내성 폐렴구균의 PBP 1A, 2X, 2B 유전자의 구조 분석을 시행한 결과 70% 이상의 균주가 동일한 fingerprinting pattern을 보여 상호간에 유전적으로 연관되어 있을 가능성을 강력히 시사하였다. 이러한 결과는 기존에 보고되었던 분자역학 연구의 결과들과 함께 국내에서 폐렴구균 내성의 전파를 증명하는 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.
Background : The rate of pneumococcal resistance in Korea has surged up to the world's highest level in a short period. To investigate the genetic relatedness and the spread of resistant pneumococci within Korea, and to obtain the basic data about structural changes of penicllin-binding proteins(PBPs), we performed a fingerprinting analysis of PBP 1A, 2X, and 2B genes of multidrug-resistant pneumococci isolated in Korea.
Methods : A total of 22 pneumococcal strains isolated from clinical specimens in 2 university-affiliated hospitals during the period from 1989 to 1996 were tested. PBP 1A, 2X, and 2B genes were amplified from chromosomal DNA by the polymerase chain reaction with specific primers. Amplified products were digested with HinfI or MseI and DdeI and were followed by end-labeling with [α- ?P] dCTP. Direct comparison of fingerprinting patterns between resistant strains and dendrogram analysis which was based on the UPGMA method were carried out.
Results : Fingerprinting analysis of PBP 1A, 2X, and 2B genes digested with HinfI showed that 17 out of 22 strains had almost identical patterns. Dendrogram showed that clusters with greater than 90% similarities existed in 77%, 77%, and 82% of strains with PBP 1A, PBP 2X, PBP 2B, respectively. Fingerprinting patterns with Msel and Ddel were the same as those with HinfI.
Conclusion : Data from PCR fingerprinting analysis of PBP 1A, 2X, 2B genes of multidrugresistant pneumococci in this study indicate the genetic relatedness between the resistant strains and suggest the possible spread of pneumococcal resistance within Korea.
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