microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2019-2-111-116microbe-1158Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESГенетические маркеры вируса ящура крупного рогатого скота, геномный анализGenetic Markers of the Cattle Foot and Mouth Disease Virus: Genomic AnalysisХаммадовН. И.KhammadovN. I.

420075, Татарстан, г. Казань, Научный городок-2

Nauchniy Gorodok-2, Kazan, Tatarstan, 420075

nikhammadov@mail.ruФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»РоссияFederal Center for Toxicological, Radiation and Biological SafetyRussian Federation20190307201902111116Copyright © Хаммадов Н.И., 20192019Хаммадов Н.И.Khammadov N.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1158

Цель работы – поиск локусов генома различных типов вируса ящура, характеризующихся наименьшей вариабельностью, для использования их в качестве генетических маркеров при ПЦР-индикации вируса.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе использовались ресурсы Национального центра биотехнологической информации и программные утилиты «BLAST» и «Vector NTI 9.1.0». Для ПЦР-амплификации применялась плазмидная ДНК с маркерной вставкой.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Анализу подверглись нуклеотидные последовательности геномов вируса ящура типов А, Asia-1, С, О и SAT (1, 2 и 3). При выравнивании геномов изолятов каждого из типов вируса установлены потенциально консервативные участки. Сравнение этих локусов у различных типов вируса позволило выявить один максимально консервативный локус, последующий BLAST-анализ установил его высокую специфичность к геному вируса ящура, на этот локус выбрали праймеры и зонд. Кроме того, олигонуклеотидные затравки подобраны на три гена, входящих в геном крупного рогатого скота, наименее гомологичные специфичным олигонуклеотидам. Праймеры и зонд использованы в качестве внутреннего контроля амплификации. Для контроля хода амплификации разработан положительный контроль, имеющий нуклеотидную последовательность маркерной области генома вируса ящура. В геномах некоторых изолятов вируса обнаружен высокий уровень полиморфизма относительно ПЦР-зонда (у 12 изолятов по серотипам A, Asia-1, SAT1 и SAT2). Устранить влияние такой вариабельности на количество выявляемых изолятов вируса позволяют модификации ПЦР-зонда (Pas FMDV и Psat FMDV). Нуклеотидные последовательности праймеров, зондов и положительного контроля представлены в таблицах. 

Objective of this work was to search for genome loci of various types of foot and mouth disease (FMD) virus, characterized by the lowest variability, to be used as genetic markers in the PCR-indication of the virus.

Materials and methods

Materials and methods. The resources of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and BLAST and Vector NTI 9.1.0 software utilities were employed in the research. Plasmid DNA with marker insertion was utilized for PCR amplification.

Results and discussion

Results and discussion. The nucleotide sequences of FMD virus genomes, the types A, Asia-1, C, O and SAT (1, 2 and 3), were analyzed. In the process of aligning of isolate genomes of each type, potentially conservative sites were identified. The comparison between these loci has revealed one most conserved locus, and the subsequent BLAST analysis has established its high specificity to FMD virus genome. Primers and a probe were selected for this locus. In addition, the oligonucleotide primers were selected for the three genes included in the cattle genome that are least homologous to the specific oligonucleotides. The primers/probe were used as internal control of amplification. To control the progress of amplification, a positive control has been developed that has a nucleotide sequence of the marker region of FMD virus genome. It was found out that genomes of certain virus isolates show high level of polymorphism in relation to PCR-probe (12 isolates by A, Asia-1, SAT1, and SAT2 serotypes). However, modifications of the PCR-probe (Pas FMDV and Psat FMDV) allow for elimination of the effect of such variability on the number of virus isolates identification. Nucleotide sequences of the primers, probes and positive controls are presented in the tables. 

вирус ящуратипштаммполиморфизм геномаПЦРFoot and mouth disease virus (FMDV)typestraingenome polymorphismPCRReferencesТимина А.М., Зиняков Н.Г., Щербаков А.В., Лозовой Д.А. Филогенетический анализ изолятов вируса ящура, выявленных на постсоветском пространстве и в Монголии в 2016 году. Ветеринария сегодня. 2017; 4:3–8.Timina A.M., Zinyakov N.G., Shcherbakov A.V., Lozovoy D.A. Phylogenetic analysis of FMD virus isolates detected in the post-Soviet area and in Mongolia. Veterinariya segodnya [Veterinary Science Today] 2017; 4:3–8.Мищенко А.В. Особенности клинической диагностики ящура свиней. Ветеринария Кубани. 2014; 2:13–4.Mishchenko A.V. Peculiarities of clinical diagnostics of swine foot and mouth disease. Veterinariya Kubani [Veterinary Medicine of Kuban]. 2014; 2:13–4.Мищенко А.В., Мищенко В.А., Шевкопляс В.Н., Кривонос Р.А., Черных О.Ю. Проблема клинической диагностики ящура у овец и коз. Ветеринария Кубани. 2016; 6:8–10.Mishchenko A.V., Mishchenko V.A., Shevkoplyas V.N., Krivonos R.A., Chernykh O.Yu. Problems of clinical diagnostics of FMD in sheep and goats. Veterinariya Kubani [Veterinary Medicine of Kuban]. 2016; 6:8–10.Рамешвар Д., Паршин П.А., Сухарев О.И., Макаров В.В. Особенности эпизоотологии ящура в Непале. Ветеринарная патология. 2009; 4:96–104.Rameshvar D., Parshin P.A., Suharev O.I., Makarov V.V. Peculiarities of foot and maouth disease epizootiology in Nepal. Veterinarnaya patologiya [Veterinary Pathology]. 2009; 4:96–104.Никифоров В.В., Майорова Т.К., Караулов А.К., Спиридонов А.Н., Саввин А.В. Восприимчивость и роль диких животных при ящуре. Ветеринария сегодня. 2014; 1:35–40.Nikiforov V.V., Majorova T.K., Karaulov A.K., Spiridonov A.N., Savvin A.V. Susceptibility to and the role of wild animals in foot and mouth disease. Veterinariya segodnya [Veterinary Science Today]. 2014; 1:35–40.Miller R.S., Sweeney S.J., Slootmaker C., Grear D.A., Di Salvo P.A., Kiser D., Shwiff S.A. Cross-species transmission potential between wild pigs, livestock, poultry, wildlife, and humans: implications for disease risk management in North America. Sci Rep. 2017; 7(1):7821. DOI: 10.1038/s41598-017-07336-z.Miller R.S., Sweeney S.J., Slootmaker C., Grear D.A., Di Salvo P.A., Kiser D., Shwiff S.A. Cross-species transmission potential between wild pigs, livestock, poultry, wildlife, and humans: implications for disease risk management in North America. Sci Rep. 2017; 7(1):7821. DOI: 10.1038/s41598-017-07336-z.Ятусевич А.И., Семенов В.М., Максимович В.В., Карасев Н.Ф., Мироненко В.М., Багрецов В.Ф. Заразные болезни, общие для животных и человека. Справочное пособие «Витебская государственная академия ветеринарной медицины». Витебск: Учреждение образования «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины»; 2011. 480 с.Yatusevich A.I., Semenov V.M., Maksimovich V.V., Karasev N.F., Mironenko V.M., Bagrecov V.F. Contagious diseases, common for animals and humans. In: [Reference book “Vitebsk State Academy of veterinary medicine”]. Vitebsk; 2011. 480 p.Турдиев Ш.А., Косумбеков М.И., Джумаев Ш.Н., Зуурбекова О.С., Азизбеков М., Наврузбекова М.Д. Серологические исследования ящура животных в ГорноБадахшанской автономной области. Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук. 2016; 4:49–51.Turdiev Sh.A., Kosumbekov M.I., Dzhumaev Sh.N., Zuurbekova O.S., Azizbekov M., Navruzbekova M.D.. Serological studies of animal foot and mouth disease in Gorno-Badakhshansk Autonomous Region. [Reports of Tadzhik Academy of Agricultural Science]. 2016; 4(50):49–51.Яковлева А.С., Каньшина А.В., Щербаков А.В., Орлова Е.С. Разработка и валидация тест-системы ЗАВ-ИФА для обнаружения антител к неструктурным белкам вируса ящура в сыворотках крови крупного и мелкого рогатого скота. Ветеринария сегодня. 2015; 4:36–42.Yakovleva A.S., Kan’shina A.V., Shcherbakov A.V., Orlova E.S. Development and validation of ZAV-EIA test-system for the detection of antibodies to non-structural proteins of FMD virus in blood sera of cattle and small ruminants. Veterinariya segodnya. [Veterinary Science Today]. 2015; 4(15):36–42.Лозовой Д.А., Шишкова А.А., Доронин М.И., Медведева Н.Н., Тимина А.М. Применение ОТ-ПЦР-РВ для определения концентрации 146S компонента вируса ящура типов О/Саудовская Аравия и Asia-1/Shamir в полуфабрикатах вакцин. Ветеринария. 2017; 6:57–61.Lozovoj D.A., Shishkova A.A., Doronin M.I., Medvedeva N.N., Timina A.M. [Application of real-time RT-PCR for determination of 146S component concentration of FMD virus types O/Saudi Arabia and Asia-1/Shamir in intermediate vaccines]. Veterinariya [Veterinary]. 2017; 6:57–61.Maree F.F., Blignaut B., de Beer T.A., Rieder E. Analysis of SAT Type Foot-And-Mouth Disease Virus Capsid Proteins and the Identification of Putative Amino Acid Residues Affecting Virus Stability. PLoS One. 2013; 8(5):e61612. DOI: 10.1371/journal.pone.0061612.Maree F.F., Blignaut B., de Beer T.A., Rieder E. Analysis of SAT Type Foot-And-Mouth Disease Virus Capsid Proteins and the Identification of Putative Amino Acid Residues Affecting Virus Stability. PLoS One. 2013; 8(5):e61612. DOI: 10.1371/journal.pone.0061612.Yang M., Goolia M., Xu W., Bittner H., Clavijo A. Development of a quick and simple detection methodology for footand-mouth disease virus serotypes O, A and Asia 1 using a generic RapidAssay Device. Virol. J. 2013; 10:125. DOI: 10.1186/1743-422X-10-125.Yang M., Goolia M., Xu W., Bittner H., Clavijo A. Development of a quick and simple detection methodology for footand-mouth disease virus serotypes O, A and Asia 1 using a generic RapidAssay Device. Virol. J. 2013; 10:125. DOI: 10.1186/1743422X-10-125.Тимина А.Н., Щербаков А.В. Определение основных характеристик ОТ-ПЦР в реальном времени, предназначенной для обнаружения вируса ящура всех серотипов. Труды федерального центра охраны здоровья животных. 2016; 14:7–19.Timina A.N., Shcherbakov A.V. Evaluation of basic characteristics of real-time RT-PCR designed for the detection of foot and mouth disease virus of all serotypes. [Works of the Federal Center for Animal Health Protection]. 2016; 14:7–19.Ндайишимийе Э.В., Хаммадов Н.И., Осянин К.А., Фаизов Т.Х., Шуралев Э.А., Мукминов М.Н. Биоинформационный анализ олигонуклеотидов для молекулярно-генетической индикации возбудителей аспергиллеза и аскосфероза пчел. Ветеринарный врач. 2015; 2:3–9.Ndajishimije EH.V., Hammadov N.I., Osyanin K.A., Faizov T.H., Shuralev E.A., Mukminov M.N.Bioinformation analysis of oligonucleotides for molecular-genetic indication of bee aspergillosis and ascospherosis agents. Veterinarny vrach [Veterinary Phisician]. 2015; 2:3–9.Khammadova A.V., Shuralev E.A., Khammadov N.I., Oumarou B.M., Faizov T.K., Mukminov M.N. Design of primers for identification of honey bee viruses in multiplex-PCR. Astra Salvensis. 2017; 1(5):481–90.Khammadova A.V., Shuralev E.A., Khammadov N.I., Oumarou B.M., Faizov T.K., Mukminov M.N. Design of primers for identification of honey bee viruses in multiplex-PCR. Astra Salvensis. 2017; 1(5):481–90.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.