Phenotypic and genotypic characteristics of bacteria of genus Arcanobacterium with the emphasis on Arcanobacterium phocae isolated from epidemic necrotic pyoderma of fur animals

Abstract

In the present study A. phocae strains isolated from fur animals in Finland, including foxes, minks and finnraccoons and nine additional A. phocae strains isolated from cases of mink dermatitis of a single farm in Finland were identified phenotypically and genotypically, the nine strains from a single farm also for epidemiological relationships by whole genome sequencing and single nucleotide polymorphism analysis.The strains were characterized by determination of cultural properties, their hemolysis, by detection of synergistic and antagonistic CAMP-like hemolytic reactions, by determination of various biochemical properties and by investigating their peptidic profiles by MALDI-TOF MS and FT-IR analyses. A molecular identification of the A. phocae strains was performed by sequencing the 16S rRNA gene and by amplification and sequencing of phocaelysin encoding gene phl as novel target. Gene phl could also be used as target gene in a newly developed LAMP-assay. However, the putative virulence factor phocaelysin (PHL) of A. phocae seems to be present in all A. phocae strains and might play a role for pathogenicity of this bacterial species. The nine A. phocae strains from a single farm were additionally characterized genotypically by sequencing the elongation factor tu encoding gene tuf and RNA polymerase encoding gene rpoB and by whole genome sequencing and single nucleotide polymorphism analysis. The latter and part of the other investigations revealed that the nine A. phocae strains from a single farm might have developed from a common ancestor.All the data of the present study will help to identify A. phocae in future and might help to understand the pathogenic importance of this bacterial species in fur animals and in other animal species and possibly in humans. In der vorliegenden Studie wurden A. phocae-Stämme, isoliert von Pelztieren in Finnland, dies beinhaltete Füchse, Nerze und Marderhunde, und neun weitere A. phocae-Stämme, die aus Fällen von Nerzdermatitis einer einzelnen Farm in Finnland isoliert wurden, phänotypisch und genotypisch identifiziert, die neun Stämme aus einer einzelnen Farm zusätzlich für epidemiologische Untersuchungen auch durch Sequenzierung des gesamten Genoms und Analyse einzelner Nukleotidpolymorphismen. Die Charakterisierung der Stämme erfolgte durch Beurteilung der kulturellen Eigenschaften der Isolate, ihrer Hämolyse, durch Nachweis synergistischer und antagonistischer CAMP-ähnlicher hämolytischer Reaktionen, durch Nachweis verschiedener biochemischer Eigenschaften und durch Untersuchung ihrer Peptidprofile durch MALDI-TOF MS- und FT-IR-Analysen. Eine molekulare Identifizierung der A. phocae-Stämme konnte durch Sequenzierung des 16S rRNA Gens und durch Amplifikation und Sequenzierung des Phocaelysin-kodierenden Gens phl als neues Zielgen durchgeführt werden. Das Gen phl eignete sich auch als Zielgen in einem neu entwickelten LAMP-Assay. Der mutmaßliche Virulenzfaktor Phocaelysin (PHL) von A. phocae scheint bei allen A. phocae-Stämmen vorhanden zu sein und könnte eine Rolle für die Pathogenität dieser Bakterienart spielen. Die neun A. phocae-Stämme aus einer einzelnen Farm wurden weitergehend genotypisch charakterisiert. Dies durch Sequenzierung des den Elongationsfaktor tu kodierenden Gens tuf und des die RNA-Polymerase kodierenden Gens rpoB und durch Sequenzierung des gesamten Genoms und anschließender Analyse einzelner Nukleotidpolymorphismen. Letzteres und ein Teil der zuvor durchgeführten Untersuchungen ergaben, dass die neun A. phocae-Stämme einer einzelnen Farm möglicherweise von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Die Daten der vorliegenden Studie könnten dazu beitragen A. phocae zukünftig zu identifizieren und die pathogene Bedeutung dieser Bakterienart bei Pelztieren und anderen Tierarten und möglicherweise auch beim Menschen zu verstehen.