Analysis of the ciprofloxacin-induced mutations in Salmonella typhimurium

Abstract

The mutagenic events induced by ciprofloxacin, a potent antimicrobial agent, have been characterized. For this, a battery of His− mutants of Salmonella typhimurium (hisG428, hisG46, hisC9070, and hisG1775 targets) that detects the six possible transitions and transversions [Levin and Ames (1986): Environ Mutagen 8:9–28] and two additional His− strains (hisC3076 and hisD3052 targets) carrying frameshift mutations have been used. Our results indicate that GC→TA transversions are the major base‐pair substitution induced by ciprofloxacin and that GC→AT transitions are also produced, but to a lesser degree. However, we cannot discard the fact that AT→TA transversions are also induced. In addition, the data indicate that the mutational specificity of ciprofloxacin depends on the location of the target. Intragenic base‐pair substitutions are the most frequent mutations at the hisG428 target when it is on the chromosome, whereas 3 or 6 base‐pair deletions are the major mutagenic events when this target is on the plasmid pAQ1. We have shown that ciprofloxacin also induces deletions/insertions at the hisC3076 and hisD3052 frameshift targets. Therefore, this inhibitor of DNA gyrase promotes a wide pattern of mutations including different kinds of base‐pair substitutions, 3 or 6 base‐pair deletions, and insertions/deletions resulting in frameshifts. All of these mutagenic events require the MucAB proteins involved in the error‐prone repair, with the exception of base‐pair insertions/deletions at the hisD3052 target, which are independent of the presence of plasmid pKM101. © 1996 Wiley‐Liss, Inc.

Epidemiology of resistance to quinolones in Salmonella

“…Fluoroquinolone-resistant mutants will be selected only if the concentration of the antibiotic is less than 8-fold the MIC [2], and underdosing appears to predispose for the selection of resistant strains [6,22]. Giraud et al [10] confirmed this in a study where they found that one single administration of a low dose of enrofloxacin was sufficient to select resistant isolates under in vivo experimental conditions in monocontaminated gnotoxenic chickens.…”

Clonación del gen uvrB, operon Moa y requerimientos del complejo UvrABC durante la mutagénesis por quinolonas en cepas de Salmonella typhimurium (∆uvrB y ∆moaA-E)

“…Los antecedentes sostienen que la actividad de la proteína UvrB es necesaria para la mutagénesis mediada por ciprofloxacina (3,13). No obstante, los estudios de cepas con la delección uvrB han cuestionado dicho requerimiento (7,22).…”

“…No resulta contradictorio cuando se afirma que las quinolonas tienen la particularidad de presentar una escasa o nula actividad mutagénica, tanto en E. coli como en S. enterica Typhimurium; por lo que en los diversos ensayos bacterianos para detectar su mutagénesis, es imprescindible que las cepas cuenten con ciertos requerimientos genéticos mínimos; caso contrario, la carencia de expresión de determinados genes no promovería completamente la aparición de mutagenésis (13,27,28,29,30).…”

“…Typhimurium y E. coli WP2, portadoras de pares de bases AT en la diana mutacional hisG428 y trpE65 respectivamente, deben presentar el operon mucAB, a través de los plásmidos pUA199 o pKM101 (11,12,28,31). Ello es debido a que este operón codifica la DNA Pol RI, la cual es una DNA polimerasa propensa al error ante la aparición de ciertas lesiones inducidas por ciprofloxacina, mientras que en su ausencia se suprimen tales efectos (12,13,29,32). En cuanto a la inherente presencia del operon homólogo umuDC en estas cepas, está bien documentado que no condiciona esta mutagénesis; la cual es atribuida a cualquiera de las hipótesis señaladas en la parte introductoria (13,29).…”

“…Por otra parte, se demostró que estos agentes antibacterianos poseen un amplio espectro mutacional. Así, introducen tanto substituciones de bases, como corrimientos del marco de lectura y en todos los casos se requieren las actividades NER y MucAB, a excepción de las inserciones/deleciones en la diana hisD3052, las cuales son independientes de MucAB (13).…”