Molecular characterization of femA from Staphylococcus hominis and Staphylococcus saprophyticus, and femA-based discrimination of staphylococcal species

• Published in: Research in microbiology Vol. 150; no. 2; pp. 129 - 141
• Main Authors: Vannuffel, Pascal, Heusterspreute, Michel, Bouyer, Michèle, Vandercam, Bernard, Philippe, Marianne, Gala, Jean-Luc
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Paris Elsevier SAS 01.03.1999; Elsevier
• Subjects: Amino Acid Sequence; Bacterial Proteins - biosynthesis; Bacterial Proteins - genetics; Bacteriology; Base Sequence; Biological and medical sciences; Consensus Sequence; diagnostic différentiel; differential diagnosis; DNA, Fungal - chemistry; femA gene; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; Genetics; gène femA; hybridation inverse; Microbiology; Molecular Sequence Data; multiplex PCR; Numerical Analysis, Computer-Assisted; PCR multiplex; reverse hybridization; Sequence Alignment; Species Specificity; Staphylococcus; Staphylococcus - genetics; Staphylococcus - metabolism; Staphylococcus hominis; Staphylococcus saprophyticus; femA gene; differential diagnosis; reverse hybridization; CNS, coagulase-negative staphylococcus; tDNA ILP, tRNA gene intergenic spacer length polymorphism; ORF, open reading frame; gène femA; MRSA, methicillin-resistant S. aereus; Staphylococcus; multiplex PCR; diagnostic différentiel; PRC, polymerase chain reaction; hybridation inverse; PCR multiplex; Molecular hybridization; Genetic variability; Nucleotide sequence; Homology; Gene organization; Biosynthesis; Identification; Species specificity; Polymerase chain reaction; Peptidoglycan; Conserved sequence; Bacteria; Micrococcales; Micrococcaceae; Staphylococcus aureus; Staphylococcus saprophyticus; Aminoacid sequence
• ISSN: 0923-2508; 1769-7123
• DOI: 10.1016/S0923-2508(99)80030-8

The femA gene encodes a protein precursor which plays a role in peptidoglycan biosynthesis in Staphylococcus aureus and is also considered as a factor influencing the level of methicillin resistance. A femA homologous gene was recently characterized in S. epidermidis, entailing the possibility of femA phylogenetic conservation in staphylococcal species. Accordingly, we assessed the presence of femA homologous genes in S. hominis and S. saprophyticus. Strategy for identification relied upon alignment of S. aureus and D. epidermidis femA sequences and upon identification of potentially conserved regions. Amplifications of portions of the femA genes were performed under permissive annealing conditions, by using several sets of primers designed to match the consensus regions. DNA sequencing of overlapping PCR fragments led to the characterization of the entire femA genes of S. hominis and S. saprophyticus, and provided more precise information on the femA start codon for all five species. The genomic organization of all these femA genes appeared highly conserved, with alternance of homologous and variable regions. On this basis, a consensus sequence of the femA gene was defined and interspecies variations were exploited to design strategies for staphylococci species-specific identification, including multiplex PCR amplification and a reverse hybridization assay. Caractérisation moléculaire du gène femA de Staphylococcus hominis et S. saprophyticus , et distinction des espèces staphylococciques fondée sur femA . Le gène femA code une protéine précurseur active dans la synthèse du peptidoglycane chez Staphylococcus aureus et est aussi considéré comme un facteur influençant le niveau de résistance à la méthicilline. Un gène homologue a été récemment caractérisé chez S. epidermidis, entraînant la possibilité que le gène femA soit conservé chez les différentes espèces de staphylocoques. Nous avons pu effectivement démontrer la présence de gènes homologues chez S. hominis et S. saprophyticus. La stratégie ayant amené ces identifications reposait sur l'alignement des séquences femA de S. aureus et S. epidermidis, qui a mis en évidence la présence de régions conservées. En utilisant plusieurs paires d'amorces correspondant à ces régions conservées, des portions partiellement redondantes du gène femA ont été amplifiées, puis séquencées, ce qui a permis de caractériser l'intégralité des gènes femA de S. hominis et S. saprophyticus. L'organisation des gènes femA apparaît hautement conservée : des séquences homologues alternent avec des séquences spécifiques d'espèces. Une séquence de ce gène, consensus pour tous les staphylocoques, a été définie et les variations entre espèces ont été exploitées pour mettre au point deux stratégies permettant l'identification des staphylocoques au niveau de l'espèce : une amplification par PCR en multiplex et un test d'hybridation inverse.