Ntimicrobial

---

A

NTIMICROBIAL

A

GENTS AND

C

HEMOTHERAPY

, July 2005, p. 3097–3098

Vol. 49, No. 7

0066-4804/05/$08.00

ϩ0 doi:10.1128/AAC.49.7.3097–3098.2005

Copyright © 2005, American Society for Microbiology. All Rights Reserved.

One New LEN Enzyme and Two New OKP Enzymes in Klebsiella pneumoniae

Clinical Isolates and Proposed Nomenclature for Chromosomal

␤-Lactamases of This Species

Three families of chromosomally encoded beta-lactamases

have been identified so far in Klebsiella pneumoniae clinical

isolates: SHV (7), LEN (1), and very recently, OKP (5). These

enzymes are closely related to OHIO-1 (10). We determined

the sequences of the bla genes of nine isolates of K. pneu-

moniae producing a penicillinase with an isoelectric point dif-

ferent from 7.6, the pI of the most commonly encountered

SHV-1 (6). The strains were susceptible to cephalosporins

(except for one isolate that also produced CTX-M-3). The bla

gene was amplified with primers Pro3-F (9) and Gra2-R (8).

FIG. 1. Alignment of the amino acid sequences of OKP-1, OKP-2, OKP-3, OKP-4 (truncated sequences) (5), OKP-5, and OKP-6 (this study).

The amino acid position is shown above the sequence. The consensus sequence (C) is shown below the other sequences. In the consensus sequence,

asterisks indicate positions of amino acid substitutions. Gaps introduced to maximize alignment are indicated by dashes.

3097

 on May 24, 2018 by guest

http://aac.asm.org/

Downloaded from 

---

Sequencing of the entire bla gene was performed with the use

of additional primers: P1-F (2), P1-Rev (CAAGGTGTTTTT

CGCTGA), and P3-F (CCACTACCCCGGCCAGCATG)

(this study). Primers Pro3-F, Gra2-R, P1-F, P1-Rev, and P3-F

were located at positions 132 to 151, 1060 to 1041, 509 to 526,

526 to 509, and 725 to 744 of bla

SHV-1

(GenBank accession

number AF124984), respectively. A new bla

LEN

gene and two

new bla

OKP

genes were detected. The bla

LEN

variant (Gen-

Bank accession number AY743416) encoded a novel enzyme,

LEN-10 (pI between 7.1 and 7.2), which differed from LEN-2

by three amino acids: Asp24Tyr, Val88Leu, and Val114Thr.

The OKP-5 and OKP-6 beta-lactamases had a pI of 7.1

(GenBank accession number AY512506 for bla

OKP-5

and

AY850171 for bla

OKP-6

). Figure 1 showed the alignment of the

amino acid sequences of the OKP enzymes. Like the other

members of the family, OKP-5 and OKP-6 differed from

SHV-1 and LEN-1 by 27 to 33 amino acids. It is noteworthy

that three substitutions occurred within the first 16 amino

acids. Unfortunately, this region was not sequenced in the case

of the four OKP variants described so far, because the primers

used by the authors do not encompass the beginning of the

sequence of the bla gene (5).

Our results confirm the diversity of class A chromosomal

beta-lactamase genes among K. pneumoniae isolates. Haegg-

man et al. noticed in their study that the pIs of the OKP

beta-lactamases (7.8, 8.1, 7.0, and 6.5) are different from the

pIs of the chromosomal SHV (7.6) and LEN (7.1) enzymes and

therefore proposed using the pI as the first tool to identify the

beta-lactamase family of K. pneumoniae (5). The new LEN-10

enzyme had a pI somewhat different from 7.1, indicating the

possibility of variation in the pIs among the members of this

family. Moreover, OKP-5 and OKP-6 had a pI of 7.1, identical

to that of multiple LEN variants. These two observations un-

dermine the proposal of Haeggman et al.

We propose grouping the LEN and the OKP enzymes in a

single new family “K. pneumoniae-specific chromosomal

␤-lac-

tamases,” excluding SHV on the basis of the following major

observations. (i) LEN and OKP enzymes have been character-

ized only in K. pneumoniae isolates, unlike SHV-1. (ii) The

bla

LEN

and bla

OKP

genes are chromosomally located, whereas

bla

SHV-1

is sometimes carried by a plasmid (3, 4). (iii) LEN and

OKP have been unable to evolve the ability to hydrolyze ex-

tended-spectrum cephalosporins.

In conclusion, this work pointed out the necessity of obtain-

ing the complete sequence of the bla gene with the appropriate

primers to identify the phylogenic group of a K. pneumoniae

chromosomal beta-lactamase.

REFERENCES

1. Arakawa, Y., M. Ohta, N. Kido, Y. Fujii, T. Komatsu, and N. Kato. 1986.

Close evolutionary relationship between the chromosomally encoded

␤-lac-

tamase gene of Klebsiella pneumoniae and the TEM

␤-lactamase gene me-

diated by R plasmids. FEBS Lett. 207:69–74.

2. Babini, G. S., and D. M. Livermore. 2000. Are SHV

␤-lactamases universal

in Klebsiella pneumoniae? Antimicrob. Agents Chemother. 44:2230.

3. Bradford, P. A. 2001. Extended-spectrum

␤-lactamases in the 21st century:

characterization, epidemiology, and detection of this important resistance

threat. Clin. Microbiol. Rev. 14:933–951.

4. Bush, K., G. A. Jacoby, and A. A. Medeiros. 1995. A functional classification

scheme for

␤-lactamases and its correlation with molecular structure. Anti-

microb. Agents Chemother. 39:1211–1233.

5. Haeggman, S., S. Lofdahl, A. Paauw, J. Verhoef, and S. Brisse. 2004. Diver-

sity and evolution of the class A chromosomal

␤-lactamase gene in Klebsiella

pneumoniae. Antimicrob. Agents Chemother. 48:2400–2408.

6. Labia, R., M. Barthelemy, and J. M. Masson. 1976. Multiplicity of

␤-lacta-

mases: a problem of isoenzymes. C. R. Acad. Sci. D 283:1597–1600.

7. Mercier, J., and R. C. Levesque. 1990. Cloning of SHV-2, OHIO-1, and

OXA-6

␤-lactamases and cloning and sequencing of SHV-1 ␤-lactamase.

Antimicrob. Agents Chemother. 34:1577–1583.

8. Rasheed, J. K., G. J. Anderson, H. Yigit, A. M. Queenan, A. Domenech-

Sanchez, J. M. Swenson, J. W. Biddle, M. J. Ferraro, G. A. Jacoby, and F. C.

Tenover.

2000. Characterization of the extended-spectrum

␤-lactamase ref-

erence strain, Klebsiella pneumoniae K6 (ATCC 700603), which produces the

novel enzyme SHV-18. Antimicrob. Agents Chemother. 44:2382–2388.

9. Rice, L. B., L. L. Carias, A. M. Hujer, M. Bonafede, R. Hutton, C. Hoyen, and

R. A. Bonomo.

2000. High-level expression of chromosomally encoded

SHV-1

␤-lactamase and an outer membrane protein change confer resis-

tance to ceftazidime and piperacillin-tazobactam in a clinical isolate of Kleb-

siella pneumoniae. Antimicrob. Agents Chemother. 44:362–367.

10. Shlaes, D. M., C. Currie-McCumber, A. Hull, I. Behlau, and M. Kron. 1990.

OHIO-1

␤-lactamase is part of the SHV-1 family. Antimicrob. Agents Che-

mother. 34:1570–1576.

Eliane Siebor

Andre

´ Pe

´chinot

Jean-Marie Duez

Catherine Neuwirth

*

Laboratoire de Bacte´riologie

Ho

ˆpital Universitaire du Bocage

BP 77908

21079 Dijon Cedex, France

*Phone: [phone]

Fax: [phone]

E-mail: [e-mail]

3098

LETTERS TO THE EDITOR

A

NTIMICROB

. A

GENTS

C

HEMOTHER

.

 on May 24, 2018 by guest

http://aac.asm.org/

Downloaded from