Evaluation of Short- and Long-term Effects of Imipenem on Gene Expression Profile in Escherichia coli

Özdemirel H. Ö., Küçükyıldırım Çelik S.

Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Dergisi, vol.55, no.1, pp.27-34, 2025 (TRDizin)

Abstract

INTRODUCTION: Resistance of disease-causing bacteria to antibiotics is a significant public health problem. Besides the fact that the mechanism of action of many common antibiotics is still not fully understood, our knowledge about the short and long-term effects of exposure to antibiotics on bacteria is also limited. We aimed to evaluate the impact of imipenem on Escherichia coli at certain time intervals comparatively, in the present study.
METHODS: Non-lethal doses of imipenem were simultaneously applied to E. coli cultures. The cellular effects caused by imipenem in cultures sampled at different time intervals were examined by RNA sequencing.
RESULTS: Statistically significant changes were observed in the expression of genes encoding proteins located in the cell membrane or proteins involved in the transportation of these proteins (yajC, IdcA, lolA, ldtC, ygdI) and genes that are directly related to efflux pumps (ydhE).
DISCUSSION AND CONCLUSION: This study compared the short and long-term effects of low doses of antibiotics on the development of antibiotic resistance in bacteria by analyzing gene expression profiles.

GİRİŞ ve AMAÇ: Hastalık etkeni bakterilerin antibiyotiklere karşı direnç kazanması önemli bir halk sağlığı sorunudur. Günümüzde yaygın olarak kullanılan pek çok antibiyotiğin etki mekanizmasının halen tam olarak anlaşılamamış olmasına ilaveten antibiyotiklere maruz kalmanın bakterilerde kısa ve uzun dönemde neden olduğu etkiler hakkındaki bilgilerimiz de sınırlıdır. Bu çalışmada, imipenem antibiyotiğinin Escherichia coli’de yol açtığı etkilerin belirli zaman aralıklarında karşılaştırmalı olarak incelenmesi amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Eş zamanlı olarak oluşturulan E. coli kültürlerine öldürücü olmayan dozda imipenem uygulanmıştır. Farklı zaman aralıklarında örneklenen kültürlerde imipenemin neden olduğu hücresel etkiler RNA dizileme yöntemiyle incelenmiştir.
BULGULAR: Antibiyotik uygulanan kültürlerde, hücre membranında yer alan proteinleri ya da bu proteinlerin taşınmasında rol oynayan diğer proteinleri kodlayan genler (yajC, IdcA, lolA, ldtC, ygdI) ve atım pompaları (ydhE) ile ilişkili genlerin ifadelerinde istatiksel olarak önemli artış olduğu gözlenmiştir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Gen ifadesi profilinde zamana bağlı değişimlerin tespit edildiği bu çalışma ile, düşük doz antibiyotik uygulamasının bakterilerde antibiyotik direncinin kazanılmasına kısa ve uzun dönemde sağlayacağı katkılar karşılaştırmalı olarak ortaya koyulmuştur.