microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2019-3-34-42microbe-1173Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМолекулярно-генетическая характеристика штаммов Yersinia pestis, выделенных на монгольской территории трансграничного Сайлюгемского природного очага чумыMolecular-Genetic Characteristics of Yersinia pestis Strains Isolated in the Mongolian Territory of Transboundary Sailyugem Natural Plague FocusБалахоновС. В.BalakhonovS. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruЯрыгинаМ. Б.YaryginaM. B.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruГладкихА. С.GladkikhA. S.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruМироноваЛ. В.MironovaL. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruФеранчукС. И.FeranchukS. I.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruБочалгинН. О.BochalginN. O.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruРождественскийЕ. Н.RozhdestvenskyE. N.

649002, Горно-Алтайск, ул. Заводская, 2.

2, Zavodskaya St., Gorno-Altaisk, 649002.

chuma@mail.gorny.ruВитязеваС. А.VityazevaS. A.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruНацагдоржБ.NatsagdorzhB.

18131, Улаанбаатар, Сонгинохайрхан микрорайон, 20 хоро.

20 horo, Songinohajrhan mikrorajon, Ulaanbaatar, 18131.

tsogoo_0210@yahoo.comЦэрэнноровД.TserennorovD.

18131, Улаанбаатар, Сонгинохайрхан микрорайон, 20 хоро.

20 horo, Songinohajrhan mikrorajon, Ulaanbaatar, 18131.

tsogoo_0210@yahoo.comЦогбадрахН.TsogbadrakhN.

18131, Улаанбаатар, Сонгинохайрхан микрорайон, 20 хоро.

20 horo, Songinohajrhan mikrorajon, Ulaanbaatar, 18131.

tsogoo_0210@yahoo.comКосилкоС. А.KosilkoS. A.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruКорзунВ. М.KorzunV. M.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78.

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047.

adm@chumin.irkutsk.ruИркутский научно-исследовательский противочумный институтРоссияIrkutsk Research Anti-Plague InstituteRussian FederationАлтайская противочумная станцияРоссияAltai Plague Control StationRussian FederationНациональный центр по изучению зоонозных инфекцийМонголияNational Centre for Zoonotic InfectionsMongolia201912102019033442Copyright © Балахонов С.В., Ярыгина М.Б., Гладких А.С., Миронова Л.В., Феранчук С.И., Бочалгин Н.О., Рождественский Е.Н., Витязева С.А., Нацагдорж Б., Цэрэнноров Д., Цогбадрах Н., Косилко С.А., Корзун В.М., 20192019Балахонов С.В., Ярыгина М.Б., Гладких А.С., Миронова Л.В., Феранчук С.И., Бочалгин Н.О., Рождественский Е.Н., Витязева С.А., Нацагдорж Б., Цэрэнноров Д., Цогбадрах Н., Косилко С.А., Корзун В.М.Balakhonov S.V., Yarygina M.B., Gladkikh A.S., Mironova L.V., Feranchuk S.I., Bochalgin N.O., Rozhdestvensky E.N., Vityazeva S.A., Natsagdorzh B., Tserennorov D., Tsogbadrakh N., Kosilko S.A., Korzun V.M.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/1173

Цель - изучение филогенетической принадлежности и родственных связей штаммов чумного микроба, изолированных из полевого материала в ходе эпизоотологического обследования монгольской части трансграничного Сайлюгемского природного очага чумы. Материалы и методы. MLVA25-типирование проведено на 81 штамме чумного микроба, 55 из которых изолированы в 2017-2018 гг. на территории монгольской части трансграничного Сайлюгемского природного очага чумы. В качестве группы сравнения использованы штаммы возбудителя чумы, выделенные в природных очагах Северо-Западной Монголии и Южной Сибири в разные годы. Проведено полногеномное секвенирование 21 штамма чумного микроба основного подвида, выделенных в Монголии в 2018 и 1988-1990 гг. и в Российской Федерации (Горный Алтай) в 2012-2016 гг. SNP-типирование выполнялось на основании анализа полных геномов штаммов Yersinia pestis, определенных в настоящем исследовании, а также геномов, размещенных в международной базе данных GenBank. Поиск однонуклеотидных полиморфизмов в геномах чумного микроба осуществлялся двумя способами: с помощью программы snippy v. 4.3.5 и с использованием пакета mummer v. 3.1 и ряда авторских скриптов. Филогенетическая реконструкция выполнялась с использованием метода RAxML. Результаты и обсуждение. По результатам MLVA25 Y. pestis subsp. pestis выявлено, что штаммы, изолированные в монгольской и российской частях Сайлюгемского и Хуух-Сэрх-Мунх-Хаирханского природных очагов, входят в один кластер. При SNP-типировании изученные изоляты с монгольской и российской территорий группируются с высоким уровнем достоверности в филогенетическую линию 4.ANT, что свидетельствует о генетическом сходстве указанных групп патогена. Данные MLVA- и SNP-типирования показывают незначительную вариабельность возбудителя чумы на территории монгольской части трансграничного Сайлюгемского природного очага чумы. На основании проведенного исследования и результатов эпизоотологического мониторинга приграничных территорий России и Монголии можно сделать предположение о постепенном широком проникновении Y. pestis subsp. pestis в поселения, преимущественно, серого сурка в Юго-Восточном Алтае из Северо-Западной Монголии.

Objective: investigation of phylogenetic origin and affinity of Yersinia pestis strains isolated from field material collected during the epizootiologic survey of the Mongolian part of trans-boundary Sailyugem natural plague focus. Materials and methods: MLVA25-typing of 81 Y. pestis strains, including 55 isolates from the Mongolian part of transboundary Sailyugem natural plague focus, collected in 2017-2018 was carried out. The plague agent strains isolated in different years in the natural foci of Northwest Mongolia and Southern Siberia were used as comparison group. Whole genome sequencing was performed for 21 Y. pestis strains subspecies pestis isolated in Mongolia in 2018 and 1988-1990 and in Gorny Altai of the Russian Federation in 2012-2016. SNP-typing was conducted on the basis of whole genomes of Y. pestis strains identified in the current research and also genomes from GenBank international database. Search of single nucleotide polymorphisms in Y. pestis genomes was carried out in two ways: by means of snippy v. 4.3.5 software and using mummer v. 3.1 package and a set of the author’s scripts. Phylogenetic reconstruction was conducted with the help of RAxML method. Results and discussion: Results of MLVA25 typing of Y. pestis subsp. pestis demonstrated that the strains isolated in Mongolian and Russian parts of the Sailyugem and Khuukh-Serkh-Munkh-Khairkhan natural foci belong to one common cluster. SNP-typing placed the studied isolates from the Mongolian and Russian territories into 4. ANT phylogenetic line with high level of reliability which testifies to the genetic similarity of the specified pathogen groups. The data of MLVA- and SNP-typing showed insignificant variability of the plague agent in the territory of the Mongolian part of trans-boundary Sailyugem natural plague focus. On the basis of the conducted research and results of epizootiological monitoring of Russia and Mongolia border territories it is possible to draw a conclusion on gradual wide penetration of Y. pestis subsp. pestis mainly into grey marmot settlements in Southeast Altai from Northwest Mongolia.

Yersinia pestisМВУА25-типированиеSNP-типированиетрансграничный Сайлюгемский природный очаг чумыYersinia pestisMLVA25-typingSNP-typingtrans-boundary Sailyugem natural plague focusReferencesБалахонов С.В., Корзун В.М., редакторы. Горно-Алтайский природный очаг чумы: ретроспективный анализ, эпизоотологический мониторинг, современное состояние. Новосибирск: Наука-Центр; 2014. 272 с.Balakhonov S.V., Korzun V.M., editors. [Gorno-Altai Natural Plague Focus: Retrospective Analysis, Epizootiological Monitoring, Current State]. Novosibirsk: “Nauka-Tsentr”; 2014. 272 p.Балахонов С.В., Афанасьев М.В., Шестопалов М.Ю., Остяк А.С., Витязева С.А., Корзун В.М., Вержуцкий Д.Б., Михайлов Е.П., Мищенко А.И., Денисов А.В., Ивженко Н.И., Рождественский Е.Н., Висков Е.Н., Фомина Л.А. Первый случай выделения Yersinia pestis subsp. pestis в Алтайском горном природном очаге чумы. Сообщение 1. Микробиологическая характеристика, молекулярно-генетическая и масс-спектрометрическая идентификация изолята. Проблемы особо опасных инфекций. 2013; 1:60-5. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-60-65.Balakhonov S.V., Afanas’ev M.V., Shestopalov M.Yu., Ostyak A.S., Vityazeva S.A., Korzun V.M.1 Verzhutsky D.B., Mikhailov E.P., Mishchenko A.I., Denisov A.V., Ivzhenko N.I., Rozhdestvensky E.N., Viskov E.N., Fomina L.A. [The First Case of Yersinia Pestis Subsp. Pestis Isolation in the Territory of Altai Mountain Natural Plague Focus. Communication 1. Microbiological Characteristics, Molecular-Genetic and Mass-Spectrometric Identification of the Isolate! Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2013; 1:60-5. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-60-65.Балахонов С.В., Попова А.Ю., Мищенко А.И., Михайлов Е.П., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Денисов А.В., Рождественский Е.Н., Базарова Г.Х., Щучинов Л.В., Зарубин И.В., Семёнова Ж.Е., Маденова Н.М., Дюсенбаев Д.К., Ярыгина М.Б., Чипанин E.В., Косилко С.А., Носков А.К., Корзун В.М. Случай заболевания человека чумой в Кош-Агачском районе Республики Алтай в 2015 г. Сообщение 1. Клинико-эпидемиологические и эпизоотологические аспекты. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 1:55-60. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-1-55-60.Balakhonov S.V., Popova A.Yu., Mishchenko A.I., Mikhailov E.P., Ezhlova E.B., Demina Yu.V, Denisov A.V., Rozhdestvensky E.N., Bazarova G.Kh., Shchuchinov L.V., Zarubin I.V., Semenova Zh.E., Madenova N.M., Dyusenbaev D.K., Yarygina M.B., Chipanin E.V., Kosilko S.A., Noskov A.K., Korzun V.M. [A Case of Human Infection with Plague in the Kosh-Agach Region of the Republic of Altai in 2015. Communication 1. Clinical-Epidemiological and Epizootiological Aspects]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections] 2016; 1:55-60. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-1-55-60.Klevytska A.M., Price L.B., Schupp J.M., Worsham P.L., Wong J., Keim P. Identification and characterization of variable-number tandem repeats in the Yersinia pestis genome. J. Clin. Microbiol. 2001; 39:3179-85. DOI: 10.1128/jcm.39.9.3179-3185.2001Klevytska A.M., Price L.B., Schupp J.M., Worsham P.L., Wong J., Keim P. Identification and characterization of variable-number tandem repeats in the Yersinia pestis genome. J. Clin. Microbiol. 2001; 39:3179-85. DOI: 10.1128/jcm.39.9.3179-3185.2001Le Fleche P., Hauck Y, Onteniente L., Prieur A., Denoeud F., Ramisse V, Sylvestre P., Benson G., Ramisse F., Vergnaud G. A tandem repeats database for bacterial genomes: application to the genotyping of Yersinia pestis and Bacillus anthracis. BMC Microbiol. 2001; L2. DOI: 10.1186/1471-2180-1-2.Le Fleche P., Hauck Y, Onteniente L., Prieur A., Denoeud F., Ramisse V, Sylvestre P., Benson G., Ramisse F., Vergnaud G. A tandem repeats database for bacterial genomes: application to the genotyping of Yersinia pestis and Bacillus anthracis. BMC Microbiol. 2001; L2. DOI: 10.1186/1471-2180-1-2.Pourcel C., Andre-Mazeaud F., Neubauer H., Ramisse F., Vergnaud G. Tandem repeats analysis for the high resolution phylogenetic analysis of Yersinia pestis. BMC Microbiol. 2004; 4:22. DOI: 10.1186/1471-2180-4-22.Pourcel C., Andre-Mazeaud F., Neubauer H., Ramisse F., Vergnaud G. Tandem repeats analysis for the high resolution phylogenetic analysis of Yersinia pestis. BMC Microbiol. 2004; 4:22. DOI: 10.1186/1471-2180-4-22.Nurk S., Bankevich A., Antipov D., Gurevich A.A., Korobeynikov A., Lapidus A., Prjibelski A.D., Pyshkin A., Sirotkin A., Sirotkin Y, Stepanauskas R., Clingenpeel S.R., Woyke T., McLean J.S., Lasken R., Tesler G., Alekseyev M.A., Pevzner P. A. Assembling Genomes and Minimetagenomes from Highly Chimeric Reads. J. ComputBiol. 2013; 20(10):714-37. DOI: 10.1089/cmb.2013.0084.Nurk S., Bankevich A., Antipov D., Gurevich A.A., Korobeynikov A., Lapidus A., Prjibelski A.D., Pyshkin A., Sirotkin A., Sirotkin Y, Stepanauskas R., Clingenpeel S.R., Woyke T., McLean J.S., Lasken R., Tesler G., Alekseyev M.A., Pevzner P.A. Assembling Genomes and Mini-metagenomes from Highly Chimeric Reads. J. Comput Biol. 2013; 20(10):714-37. DOI: 10.1089/cmb.2013.0084.Seemann T. Snippy: fast bacterial variant calling from NGS reads. 2015. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/tseemann/snippy (дата обращения 20.05.2019).Seemann T. Snippy: fast bacterial variant calling from NGS reads. 2015 (cited 20.05.2019). [Internet]. Available from: https://github.com/tseemann/snippy.Kurtz S., Phillippy A., Delcher A.L., Smoot M., Shumway M., Antonescu C., Salzberg S.L. Versatile and open software for com-paring large genomes. Genome Biol. 2004; 5(2):R12. DOI: 10.1186/gb-2004-5-2-r12.Kurtz S., Phillippy A., Delcher A.L., Smoot M., Shumway M., Antonescu C., Salzberg S.L. Versatile and open software for com-paring large genomes. Genome Biol. 2004; 5(2):R12. DOI: 10.1186/gb-2004-5-2-r12.Cui Y., Yu C., Yan Y, Li D., Li Y, Jombart T., Weinert L.A., Wang Z., Guo Z., Xu L., Zhang Y, Zheng H., Qin N., Xiao X., Wu M., Wang X., Zhou D., Qi Z., Du Z., Wu H., Yang X., Cao H., Wang H., Wang J., Yao S., Rakin A., Li Y, Falush D., Balloux F., Achtman M., Song Y, Wang J., Yang R. Historical variations in mutation rate in an epidemic pathogen, Yersinia pestis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; Ш(2):577-82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.Cui Y, Yu C., Yan Y, Li D., Li Y, Jombart T., Weinert L.A., Wang Z., Guo Z., Xu L., Zhang Y, Zheng H., Qin N., Xiao X., Wu M., Wang X., Zhou D., Qi Z., Du Z., Wu H., Yang X., Cao H., Wang H., Wang J., Yao S., Rakin A., Li Y., Falush D., Balloux F., Achtman M., Song Y., Wang J., Yang R. Historical variations in mutation rate in an epidemic pathogen, Yersinia pestis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; П0(2):577-82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.Stamatakis A. RAxML Version 8: A tool for Phylogenetic Analysis and Post-Analysis of Large Phylogenies. Bioinformatics. 2014; 1; 30(9):1312-13. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu033.Stamatakis A. RAxML Version 8: A tool for Phylogenetic Analysis and Post-Analysis of Large Phylogenies. Bioinformatics. 2014; 1; 30(9):1312-13. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu033.Rambaut A. FigTree v1.4.2. Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, Computer program distributed by the author. 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/ (дата обращения 21.05.2019).Rambaut A. FigTree v1.4.2. Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, Computer program distributed by the author. 2010 (cited 21.05.2019). [Internet]. Available from: http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/.Ерошенко Г.А., Попов Н.В., Краснов Я.М., Никифоров К.А., Кузнецов А.А., Матросов А.Н., Кутырев В.В. Природный мегаочаг основного подвида Yersinia pestis античного биовара филогенетической ветви 4.ANT в Горном Алтае. Проблемы особо опасных инфекций. 2018; 2:49-56. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-2-49-56.Eroshenko G.A., Popov N.V., Krasnov Ya.M., Nikiforov K.A., Kuznetsov A.A., Matrosov A.N., Kutyrev V.V. [Natural Mega-Focus of Yersinia pestis Main Subspecies, Antique Biovar, Phylogenetic Line 4.ANT in Gorny Altai]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2018; 2: 49-56. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-2-49-56.Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Носов Н.Ю., Куклева Л.М., Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Кутырев В.В. Совершенствование подвидовой классификации Yersinia pestis на основе данных полногеномного секвенирования штаммов из России и сопредельных государств. Проблемы особо опасных инфекций. 2015; 4:58-64. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-58-64.Eroshenko G.A., Krasnov Ya.M., Nosov N.Yu., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Oglodin E.G., Kutyrev V.V. [Updating of Intra-Specific Yersinia pestis Classification, Based on the Results of Whole-Genome Sequencing of the Strains from the Russian Federation and the Neighboring States]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2015; 4: 58-64. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-58-64.Achtman M. Insights from genomic comparisons of genetically monomorphic bacterial pathogens. Philos. Trans. R. Soc. B. Biol. Sci. 2012; 367(1590):860-7. DOI: 10.1098/rstb.2011.0303.Achtman M. Insights from genomic comparisons of genetically monomorphic bacterial pathogens. Philos. Trans. R. Soc. B. Biol. Sci. 2012; 367(1590):860-7 DOI: 10.1098/rstb.2011.0303.

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