Diversity, functional classification and genotyping of SHV β-lactamases in Klebsiella pneumoniae
Notice bibliographique
Résumé
Interpreting the phenotypes of bla SHV alleles in Klebsiella pneumoniae genomes is complex. Whilst all strains are expected to carry a chromosomal copy conferring resistance to ampicillin, they may also carry mutations in chromosomal bla SHV alleles or additional plasmid-borne bla SHV alleles that have extended-spectrum β-lactamase (ESBL) activity and/or β-lactamase inhibitor (BLI) resistance activity. In addition, the role of individual mutations/a changes is not completely documented or understood. This has led to confusion in the literature and in antimicrobial resistance (AMR) gene databases [e.g. the National Center for Biotechnology Information (NCBI) Reference Gene Catalog and the β-lactamase database (BLDB)] over the specific functionality of individual sulfhydryl variable (SHV) protein variants. Therefore, the identification of ESBL-producing strains from K. pneumoniae genome data is complicated. Here, we reviewed the experimental evidence for the expansion of SHV enzyme function associated with specific aa substitutions. We then systematically assigned SHV alleles to functional classes (WT, ESBL and BLI resistant) based on the presence of these mutations. This resulted in the re-classification of 37 SHV alleles compared with the current assignments in the NCBI’s Reference Gene Catalog and/or BLDB (21 to WT, 12 to ESBL and 4 to BLI resistant). Phylogenetic and comparative genomic analyses support that (i) SHV-1 (encoded by bla SHV-1 ) is the ancestral chromosomal variant, (ii) ESBL- and BLI-resistant variants have evolved multiple times through parallel substitution mutations, (iii) ESBL variants are mostly mobilized to plasmids and (iv) BLI-resistant variants mostly result from mutations in chromosomal bla SHV . We used matched genome–phenotype data from the KlebNET-GSP AMR Genotype-Phenotype Group to identify 3999 K . pneumoniae isolates carrying one or more bla SHV alleles but no other acquired β-lactamases to assess genotype–phenotype relationships for bla SHV . This collection includes human, animal and environmental isolates collected between 2001 and 2021 from 24 countries. Our analysis supports that mutations at Ambler sites 238 and 179 confer ESBL activity, whilst most omega-loop substitutions do not. Our data also provide support for the WT assignment of 67 protein variants, including 8 that were noted in public databases as ESBL. These eight variants were reclassified as WT because they lack ESBL-associated mutations, and our phenotype data support susceptibility to third-generation cephalosporins (SHV-27, SHV-38, SHV-40, SHV-41, SHV-42, SHV-65, SHV-164 and SHV-187). The approach and results outlined here have been implemented in Kleborate v2.4.1 (a software tool for genotyping K. pneumoniae ), whereby known and novel bla SHV alleles are classified based on causative mutations. Kleborate v2.4.1 was updated to include ten novel protein variants from the KlebNET-GSP dataset and all alleles in public databases as of November 2023. This study demonstrates the power of sharing AMR phenotypes alongside genome data to improve the understanding of resistance mechanisms.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».