Identification of clinically relevant strains of the Streptococcus mitis group based on sequences comparisons of housekeeping genes 16S rRNA, GROEL, and RPOB
Abstract
The Streptococcus Mitis group (SMG) is composed of closely related species, making it often
difficult to distinguish them from each other. It represents a significant challenge for both taxonomy
and the routines by clinical diagnostics laboratories. Precise identification of SMG members is
crucial, since it contains highly pathogenic species, such as S. pneumoniae and S. mitis, which are
major causes of invasive infections worldwide. Misidentification can lead to wrong antimicrobial
therapy and contribute to the development of antimicrobial resistance. While single-gene
sequencing methods, such as 16S rRNA gene analysis, are widely applied, it is not recommended
for identification of species of the SMG because of their limited discriminatory power.
In this study, 33 bacterial strains are isolated from clinical samples, previously classified by the
Culture Collection Gothenburg University (CCUG), as S. mitis, S. mitis complex or S. mitis group,
were analyzed using multi-locus sequence analysis (MLSA) with three housekeeping genes: 16S
rRNA, groEL, and rpoB. Of these, 31 strains produced high-quality 16S rRNA gene sequences,
while 30 yielded reliable sequences for groEL and rpoB. Comparative analysis against GenBank
references revealed that 16S rRNA gene alone was insufficient for species-level resolution due to
the high sequence similarity among SMG members. In contrast, groEL and rpoB provided greater
discriminatory power, particularly when used in combination.
The results in this study demonstrated that the combination of multiple housekeeping genes
significantly improves resolution compared to single-gene approaches. It emphasized the
importance of MLSA as a robust method when identifying SMG with high accuracy.
The implementation of such strategies in diagnostic microbiology can raise the knowledge about
SMG’s functional structure, improve clinical decision-making in health care, strengthen
epidemiological surveillance, and reduce the risks associated with antimicrobial resistance.
Degree
Student essay
Other description
Streptococcus mitis gruppen (SMG) anses ha nära besläktade arter, vilket ofta gör det svårt att
särskilja arterna från varandra. Detta innebär en stor utmaning för både taxonomin och för kliniska
diagnostiska laboratorier. Noggrann identifiering av SMG-medlemmar är avgörande eftersom den
gruppen innehåller potenta patogena arter, såsom S. pneumoniae och S. mitis, som orsaka flera
invasiva infektioner runt om i världen. Felaktig identifiering kan leda till felaktig antimikrobiell
behandling samt bidra till utvecklingen av antimikrobiell resistens. Metoder med en enda
gensekvensering, såsom 16S rRNA-genanalys, används i stor utsträckning, även om det inte
rekommenderas för identifiering av arter av SMG på grund av deras begränsade
särskiljningsförmåga.
I denna studie analyserades 33 bakteriestammar isolerade från kliniska prover, tidigare
klassificerade av ”Culture Collection Gothenburg University” (CCUG), som S. mitis eller S. mitis komplex eller S. mitis-grupp, med hjälp av multi-lokus-sekvensanalys (MLSA) med tre
”housekeeping genes”: 16S rRNA, groEL och rpoB. Av dessa, producerade 31 stammar
högkvalitativa 16S rRNA-gensekvenser, medan 30 stammar gav tillförlitliga sekvenser för groEL
och rpoB. Den jämförande analysen av studerade stammar mot GenBank-referenssekvenserna
visade att 16S rRNA-genen ensam var otillräcklig för upplösning på artnivå på grund av den höga
sekvenslikheten mellan SMG-medlemmar. Däremot gav groEL och rpoB större
urskiljningsförmåga, särskilt när de användes i kombination.
Resultaten i denna studie belyser vikten av MLSA som en robust metod för korrekt SMG identifiering, vilket visar att kombinationen av flera ”housekeeping genes” avsevärt förbättrar
upplösningen jämfört med metoder med en enda gen. Implementeringen av sådana strategier inom
diagnostisk mikrobiologi kan öka kunskapen om SMG:s funktionella struktur, förbättra kliniskt
beslutsfattande inom hälso- och sjukvården, stärka epidemiologisk övervakning och minska
riskerna i samband med antimikrobiell resistens.
Date
2025-11-05Author
De Souza Eriksson, Rosa Márcia
Keywords
Streptococcus Mitis group, MLSA, 16S rRNA gene, groEL, rpoB, bacterial identification, housekeeping genes, Streptococcus mitis grupp, MLSA, 16S rRNA-gen, groEL, rpoB, bakteriell identifiering, ”housekeeping genes”, antimikrobiell resistens
Language
eng