Community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA) has recently emerged worldwide. The United States, in particular, is experiencing a serious epidemic of CA-MRSA that is almost entirely caused by an extraordinarily infectious strain named USA300. However, the molecular determinants underlying the pathogenic success of CA-MRSA are mostly unknown. To gain insight into the evolution of the exceptional potential of USA300 to cause disease, we compared the phylogeny and virulence of USA300 with that of closely related MRSA clones. We discovered that the sublineage from which USA300 evolved is characterized by a phenotype of high virulence that is clearly distinct from other MRSA strains. Namely, USA300 and its progenitor, USA500, had high virulence in animal infection models and the capacity to evade innate host defense mechanisms. Furthermore, our results indicate that increased virulence in the USA300/USA500 sublineage is attributable to differential expression of core genome-encoded virulence determinants, such as phenol-soluble modulins and α-toxin. Notably, the fact that the virulence phenotype of USA300 was already established in its progenitor indicates that acquisition of mobile genetic elements has played a limited role in the evolution of USA300 virulence and points to a possibly different role of those elements. Thus, our results highlight the importance of differential gene expression in the evolution of USA300 virulence. This finding calls for a profound revision of our notion about CA-MRSA pathogenesis at the molecular level and has important implications for design of therapeutics directed against CA-MRSA.

Abstract

 With the aim of gathering temporal trends on bacterial epidemiology and resistance from multiple laboratories in China, the CHINET surveillance system was organized in 2005. Antimicrobial susceptibility testing was carried out according to a unified protocol using the Kirby-Bauer method or automated systems. Results were analyzed according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) 2014 definitions. Between 2005 and 2014, the number of bacterial isolates ranged between 22 774 and 84 572 annually. Rates of extended-spectrum β-lactamase production among Escherichia coli isolates were stable, between 51.7 and 55.8%. Resistance of E. coli and Klebsiella pneumoniae to amikacin, ciprofloxacin, piperacillin/tazobactam and cefoperazone/sulbactam decreased with time. Carbapenem resistance among K. pneumoniae isolates increased from 2.4 to 13.4%. Resistance of Pseudomonas aeruginosa strains against all of antimicrobial agents tested including imipenem and meropenem decreased with time. On the contrary, resistance of Acinetobacter baumannii strains to carbapenems increased from 31 to 66.7%. A marked decrease of methicillin resistance from 69% in 2005 to 44.6% in 2014 was observed for Staphylococcus aureus. Carbapenem resistance rates in K. pneumoniae and A. baumannii in China are high. Our results indicate the importance of bacterial surveillance studies.

Missense variants that change the amino acid sequences of proteins cause one third of human genetic diseases1. Tens of millions of missense variants exist in the current human population, with the vast majority having unknown functional consequences. Here we present the first large-scale experimental analysis of human missense variants across many different proteins. Using DNA synthesis and cellular selection experiments we quantify the impact of >500,000 variants on the abundance of >500 human protein domains. This dataset - Human Domainome 1.0 - reveals that >60% of pathogenic missense variants reduce protein stability. The contribution of stability to protein fitness varies across proteins and diseases, and is particularly important in recessive disorders. Mutational effects on stability are largely conserved in homologous domains, allowing accurate stability prediction across entire protein families using energy models. Combining stability measurements with protein language models annotates functional sites. Domainome 1.0 demonstrates the feasibility of assaying human protein variants at scale and provides a large consistent reference dataset for clinical variant interpretation and the training and benchmarking of computational methods.

Abstract Antimicrobial resistance poses a significant threat to global public health, especially for Enterobacterales. In this study, we investigated the distribution and antimicrobial resistance of Enterobacterales in children in the China Antimicrobial Surveillance Network (CHINET) in 2015–2021. In total, 81,681 strains isolated from children were collected in this period, accounting for 50.1% of Gram-negative organisms. The most frequently isolated Enterobacterales were Escherichia coli , Klebsiella spp., Salmonella spp., and Enterobacter spp. The main sources of the isolates were urine and the respiratory tract, accounting for 29.3% and 27.7% of isolates, respectively. The proportions of E. coli , Klebsiella pneumoniae , and Proteus mirabilis expressing extended-spectrum β-lactamase were 48.8%–57.6%, 49.3%–66.7%, and 23.1%–33.8%, respectively. The prevalence of carbapenem-resistant Enterobacterales was 5.7%–9.5%, which showed a decreasing trend from 2015 to 2021. The detection rates of carbapenem-resistant Klebsiella spp., carbapenem-resistant Enterobacter spp., and carbapenem-resistant E. coli were 14.1%–22.6%, 7.1%–15.7% and 2.0%–3.4%, respectively. In Enterobacterales, the resistance rates to ciprofloxacin were higher than to levofloxacin. However, the Enterobacterales strains were highly susceptible to amikacin, polymyxin B, and tigecycline. The resistance rate of Salmonella spp. to ampicillin was > 70%, whereas their resistance rate to ceftriaxone was < 30%. These findings indicate that the resistant rates of some Enterobacterales isolates in children to common antimicrobial agents show decreasing trends. Continuous monitoring of bacterial resistance should be strengthened to prevent and control the spread of drug-resistant bacteria.

ABSTRACT In the actual industrial production process, the efficient biosynthesis and secretion of Monascus pigments (MPs) tend to take place under abiotic stresses, which often result in an imbalance of cell homeostasis. The present study aimed to thoroughly describe the changes in lipid profiles in Monascus purpureus by absolute quantitative lipidomics and tandem mass tag-based quantitative proteomics. The results showed that ammonium chloride stress (15 g/L) increased MP production while inhibiting ergosterol biosynthesis, leading to an imbalance in membrane lipid homeostasis in Monascus . In response to the imbalance of lipid homeostasis, the regulation mechanism of phospholipids in Monascus was implemented, including the inhibition of lysophospholipids production, maintenance of the ratio of PC/PE, and improvement of the biosynthesis of phosphatidylglycerol, phosphatidylserine, and cardiolipin with high saturated and long carbon chain fatty acids through the CDP-DG pathway rather than the Kennedy pathway. The inhibition of lysophospholipid biosynthesis was attributed to the upregulated expression of protein and its gene related to lysophospholipase NTE1, while maintenance of the PC/PE ratio was achieved by the upregulated expression of protein and its gene related to CTP: phosphoethanolamine cytidylyltransferase and phosphatidylethanolamine N-methyltransferase in the Kennedy pathway. These findings provide insights into the regulation mechanism of MP biosynthesis from new perspectives. IMPORTANCE Monascus is important in food microbiology as it produces natural colorants known as Monascus pigments (MPs). The industrial production of MPs has been achieved by liquid fermentation, in which the nitrogen source (especially ammonium chloride) is a key nutritional parameter. Previous studies have investigated the regulatory mechanisms of substance and energy metabolism, as well as the cross-protective mechanisms in Monascus in response to ammonium chloride stress. Our research in this work demonstrated that ammonium chloride stress also caused an imbalance of membrane lipid homeostasis in Monascus due to the inhibition of ergosterol biosynthesis. We found that the regulation mechanism of phospholipids in Monascus was implemented, including inhibition of lysophospholipids production, maintenance of the ratio of PC/PE, and improvement of biosynthesis of phosphatidylglycerol, phosphatidylserine, and cardiolipin with high saturated and long carbon chain fatty acids through the CDP-DG pathway. These findings further refine the regulatory mechanisms of MP production and secretion.