The Effect of Genetic Background and Environment on Plasmid Fitness and Persistence
Notice bibliographique
Résumé
Antimicrobial resistance (AMR) is a major threat to public health, which, left unchecked, will have severe impacts on mortality.Plasmids are extrachromosomal DNA elements often capable of self-transmission to new hosts, and often carry AMR determinants.They are frequently deleterious and thus predicted to be lost to purifying selection.However, compensatory evolution, selection, and conjugation of the plasmid can stabilize it within populations, thus helping maintain AMR genes.In this thesis, I assess how bacterial hostplasmid fitness informs the strategies used for plasmid maintenance, compensatory evolution, and parallel evolution in a short-and long-term evolution experiment, as well as the impact of environment on plasmid fitness and resistance.In Chapter 3, I transferred the AMR plasmid pPB29 into six E. coli hosts and measured fitness before evolving each host-plasmid pair for 100 generations without antibiotic selection for the plasmid.I show that conjugation and compensatory evolution both contribute to plasmid maintenance, as conjugation of costly plasmids in mixed culture was frequent, and compensatory evolution was observed occasionally in monoculture.This shows the importance of fitness in determining how plasmids might be maintained within populations.In Chapter 4, I show that the fitness of three E. coli hosts carrying pPB29 increased over 500 generations following selection in varied concentrations of antibiotic, though fitness between cells evolved in those conditions did not vary significantly.I observed parallel evolution from phenotype to nucleotide level changes, with many transcription/translation-related mutations observed, suggesting a potential mechanism for the costliness of pPB29.Finally, in Chapter 5, I constructed six host-plasmid pairs with plasmids encoding either kanamycin or carbapenem resistance.I measured their iii fitness in twelve discrete environments where I varied three factors: the presence/absence of oxygen, pH, and glucose concentration.I found that gene-by-environment interactions were important determinants for fitness, and that environment can mediate resistance in these strains.These results highlight the importance of studying plasmids in a more integrated way, since various factors, like starting fitness, level of plasmid selection, and environment can all act to shape the trajectory of plasmid-carrying strains, and, ultimately, the threat they pose in the fight against AMR. Statement of ContributionThe thesis, "The Effect of Genetic Background and Environment on Plasmid Fitness and Persistence" is comprised of a review paper and three studies.Chapter 2, "Plasmid persistence: costs, benefits, and the plasmid paradox", is a review paper highlighting the main theory and results in the literature about plasmid maintenance.This was written by me with contributions from Dr. Alex Wong.This is a copy of the following paper: Carroll and Wong.2018.Plasmid persistence: costs, benefits, and the plasmid paradox.Can.J.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».