microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-4-102-109microbe-1768Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESINDEL-типирование штаммов Yersinia pseudotuberculosisINDEL-Typing of Yersinia pseudotuberculosis Strainshttps://orcid.org/0000-0002-3531-1146ТрухачевА. Л.TrukhachevA. L.

Трухачев Алексей Леонидович

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

Aleksey L. Trukhachev

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

trukhachev_al@antiplague.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7268-9298МелоянМ. Г.MeloyanM. G.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-6380-1153ВоскресенскаяЕ. А.VoskresenskayaE. A.

Российская Федерация, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, 14

14, Mira St., Saint Petersburg, 197101, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-9056-3231ВодопьяновА. С.Vodop’yanovA. S.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-4336-0439ВодопьяновС. О.Vodop’yanovS. O.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-7178-2255ПодладчиковаО. Н.PodladchikovaO. N.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-7178-8021ПисановР. В.PisanovR. V.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-5489-9363ЧесноковаМ. В.ChesnokovaM. V.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-3484-5100РыковаВ. А.RykovaV. A.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-4198-0629КузнецоваД. А.KuznetsovaD. A.

Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40

117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-0036-0017КлимовВ. Т.KlimovV. T.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-1973-3138КокоринаГ. И.KokorinaG. I.

Российская Федерация, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, 14

14, Mira St., Saint Petersburg, 197101, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-3181-4328БогумильчикЕ. А.Bogumil’chikE. A.

Российская Федерация, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, 14

14, Mira St., Saint Petersburg, 197101, Russian Federation

ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»РоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian FederationФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера»РоссияPasteur Saint Petersburg Research Institute of Epidemiology and MicrobiologyRussian FederationФКУЗ «Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока»РоссияIrkutsk Research Anti-Plague Institute of Siberia and the Far EastRussian Federation20221302202304102109Copyright © Трухачев А.Л., Мелоян М.Г., Воскресенская Е.А., Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Подладчикова О.Н., Писанов Р.В., Чеснокова М.В., Рыкова В.А., Кузнецова Д.А., Климов В.Т., Кокорина Г.И., Богумильчик Е.А., 20232023Трухачев А.Л., Мелоян М.Г., Воскресенская Е.А., Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Подладчикова О.Н., Писанов Р.В., Чеснокова М.В., Рыкова В.А., Кузнецова Д.А., Климов В.Т., Кокорина Г.И., Богумильчик Е.А.Trukhachev A.L., Meloyan M.G., Voskresenskaya E.A., Vodop’yanov A.S., Vodop’yanov S.O., Podladchikova O.N., Pisanov R.V., Chesnokova M.V., Rykova V.A., Kuznetsova D.A., Klimov V.T., Kokorina G.I., Bogumil’chik E.A.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/1768

Цель исследования – разработка нового способа внутривидовой генетической дифференциации Yersinia pseudotuberculosis, основанного на выявлении INDEL-маркеров с помощью ПЦР . Материалы и методы. Проведен анализ 308 штаммов из базы данных NCBI и 15 штаммов, секвенированных в настоящем исследовании. Определение нуклеотидных последовательностей штаммов осуществили при использовании технологической платформы MiSeq. Анализ геномов секвенированных штаммов, а также геномов из базы данных NCBI выполнили с помощью ПЦР in silico с 7 парами сконструированных праймеров. Результаты и обсуждение. В результате сравнения с помощью авторского программного обеспечения (GenExpert) полногеномных последовательностей 22 штаммов Y. pseudotuberculosis из базы данных NCBI отобрано 7 INDEL-маркеров, позволяющих эффективно различать штаммы возбудителя псевдотуберкулеза. На основе этих маркеров сконструированы и синтезированы 7 пар праймеров для анализа разных штаммов с помощью ПЦР . Анализ 323 штаммов в ПЦР in silico и 70 штаммов в ПЦР in vitro позволил разделить их на 30 генетических групп. Сопоставление результатов ПЦР in silico и in vitro подтвердило возможность использования предложенных праймеров для внутривидовой дифференциации Y. pseudotuberculosis. На основе полученных данных построена дендрограмма, отражающая филогенетические связи разных штаммов Y. pseudotuberculosis. Выявлен ряд закономерностей при анализе распределения штаммов Y. pseudotuberculosis по различным кластерам и генетическим группам. Показано, что предложенный способ INDEL-типирования может быть использован для внутривидовой генетической дифференциации возбудителя псевдотуберкулеза.

The aim of this study was to develop a new method of intraspecific genetic differentiation of Yersinia pseudotuberculosis, based on the detection of INDEL-markers using PCR. Materials and methods. Analyzed were 308 strains from the NCBI database and 15 strains sequenced within the frames of this study. The nucleotide sequences of the strains were determined using the MiSeq technology platform. The genomes of the strains sequenced in the work, as well as genomes from the NCBI database, were assessed using in silico PCR with 7 pairs of primers designed in the study. As a result of a comparison of genome-wide sequences of 22 Y. pseudotuberculosis strains from the NCBI database, using the author’s software (GenExpert), 7 INDEL-markers were selected that make it possible to effectively distinguish between strains of the causative agent of pseudotuberculosis. Based on these markers, 7 pairs of primers were designed and synthesized for the analysis of different strains using PCR. Analysis of 323 strains in PCR in silico and 70 strains in PCR in vitro allowed for dividing them into 30 genetic groups. Comparison of the results of PCR in silico and in vitro confirmed the possibility of using the proposed primers for intraspecific differentiation of Y. pseudotuberculosis. Based on the data obtained, a dendrogram reflecting the phylogenetic relations of different strains of Y. pseudotuberculosis was constructed. When analyzing the distribution of Y. pseudotuberculosis strains by various clusters and genetic groups, a number of patterns were revealed. Conducted in silico and in vitro PCR show that the proposed method of INDEL-typing can be used for intraspecific genetic differentiation of the causative agent of pseudotuberculosis.

генотипированиеY. pseudotuberculosisпсевдотуберкулезINDEL-маркерыgenotypingY. pseudotuberculosispseudotuberculosisINDEL-markersReferencesEuropean Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and foodborne outbreaks in 2015. EFSA J. 2016; 14(12):4634. DOI: 10.2903/j.efsa.2016.4634.European Food Safety Authority, European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and foodborne outbreaks in 2015. EFSA J. 2016; 14(12):4634. DOI: 10.2903/j.efsa.2016.4634.О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2020 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2021. 256 с.[On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2020: State Report]. Moscow: Federal Service for Surveillance on Consumers Rights Protection and Human Well-being; 2021. 256 p.Воскресенская Е.А., Бургасова О.А. Методы генетического типирования Yersinia pseudotuberculosis. Инфекционные болезни. 2011; 9(2):81–8.Voskresenskaya E.A., Burgasova O.A. [Methods of genetic typing of Yersinia pseudotuberculosis]. Infektsionnye Bolezni [Infectious Diseases]. 2011; 9(2):81–8.Каримова Т.В., Климов В.Т., Чеснокова М.В. Молекулярно-биологическая характеристика Yersinia pseudotuberculosis и Yersinia enterocolitica, выделенных в Сибири и на Дальнем Востоке. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2016; 1(3-1):60–4.Karimova T.V., Klimov V.T., Chesnokova M.V. [Molecularbiological characteristics of Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia enterocolitica isolated in Siberia and the Far East]. [Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences]. 2016; 1(3-1):60–4.Voskressenskaya E., Leclercq A., Tseneva G., Carniel E. Evaluation of ribotyping as a tool for molecular typing of Yersinia pseudotuberculosis strains of worldwide origin. J. Clin. Microbiol. 2005; 43(12):6155–60. DOI: 10.1128/JCM.43.12.6155-6160.2005.Voskressenskaya E., Leclercq A., Tseneva G., Carniel E. Evaluation of ribotyping as a tool for molecular typing of Yersinia pseudotuberculosis strains of worldwide origin. J. Clin. Microbiol. 2005; 43(12):6155–60. DOI: 10.1128/JCM.43.12.6155-6160.2005.Torrea G., Chenal-Francisque V., Leclercq A., Carniel E. Efficient tracing of global isolates of Yersinia pestis by restriction fragment length polymorphism analysis using three insertion sequences as probes. J. Clin. Microbiol. 2006; 44(6):2084–92. DOI: 10.1128/JCM.02618-05.Torrea G., Chenal-Francisque V., Leclercq A., Carniel E. Efficient tracing of global isolates of Yersinia pestis by restriction fragment length polymorphism analysis using three insertion sequences as probes. J. Clin. Microbiol. 2006; 44(6):2084–92. DOI: 10.1128/JCM.02618-05.Voskresenskaya E., Savin C., Leclercq A., Tseneva G., Carniel E. Typing and clustering of Yersinia pseudotuberculosis isolates by restriction fragment length polymorphism analysis using insertion sequences. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(6):1978–89. DOI: 10.1128/JCM.00397-14.Voskresenskaya E., Savin C., Leclercq A., Tseneva G., Carniel E. Typing and clustering of Yersinia pseudotuberculosis isolates by restriction fragment length polymorphism analysis using insertion sequences. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(6):1978–89. DOI: 10.1128/JCM.00397-14.Halkilahti J., Haukka K., Siitonen A. Genotyping of outbreak-associated and sporadic Yersinia pseudotuberculosis strains by novel multilocus variable-number tandem repeat analysis (MLVA). J. Microbiol. Methods. 2013; 95(2):245–50. DOI: 10.1016/j.mimet.2013.09.007.Halkilahti J., Haukka K., Siitonen A. Genotyping of outbreak-associated and sporadic Yersinia pseudotuberculosis strains by novel multilocus variable-number tandem repeat analysis (MLVA). J. Microbiol. Methods. 2013; 95(2):245–50. DOI: 10.1016/j.mimet.2013.09.007.Евсеева В.В., Платонов М.Е., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Типирование Yersinia pseudotuberculosis с помощью мультилокусного анализа вариабельного числа тандемных повторов. Проблемы особо опасных инфекций. 2015; 4:55–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-55-57.Evseeva V.V., Platonov M.E., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P. [Yersinia pseudotuberculosis typing using multi-locus variablenumber tandem repeat analysis]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2015; (4):55–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-4-55-57.Zhgenti E., Hu P., Chanturia G., Tsereteli D., Kekelidze M., Chubinidze S., Zangaladze E., Imnadze P., Andersen G., Torok T. Investigation of Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis strains from Georgia and neighboring countries in the Caucasus by high-density SNP microarray. Arch. Microbiol. 2018; 200(9):1345–55. DOI: 10.1007/s00203-018-1545-8.Zhgenti E., Hu P., Chanturia G., Tsereteli D., Kekelidze M., Chubinidze S., Zangaladze E., Imnadze P., Andersen G., Torok T. Investigation of Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis strains from Georgia and neighboring countries in the Caucasus by high-density SNP microarray. Arch. Microbiol. 2018; 200(9):1345–55. DOI: 10.1007/s00203-018-1545-8.Джапарова А.К., Ерошенко Г.А., Никифоров К.А., Куклева Л.М., Альхова Ж.В., Бердиев С.К., Кутырев В.В. Характеристика и филогенетический анализ штаммов Yersinia pseudotuberculosis из Сарыджазского высокогорного очага в Тянь-Шане. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; 2:87–93. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-87-93.Dzhaparova A.K., Eroshenko G.A., Nikiforov K.A., Kukleva L.M., Al’khova Z.V., Berdiev S.K., Kutyrev V.V. [Characteristics and phylogenetic analysis of Yersinia pseudotuberculosis strains from the Sarydzhaz high-mountain focus in the Tien-Shan]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; (2):87–93. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-87-93.Seecharran T., Kalin-Manttari L., Koskela K., Nikkari S., Dickins B., Corander J., Skurnik M., McNally A. Phylogeographic separation and formation of sexually discrete lineages in a global population of Yersinia pseudotuberculosis. Microb. Genom. 2017; 3(10):e000133. DOI: 10.1099/mgen.0.000133.Seecharran T., Kalin-Manttari L., Koskela K., Nikkari S., Dickins B., Corander J., Skurnik M., McNally A. Phylogeographic separation and formation of sexually discrete lineages in a global population of Yersinia pseudotuberculosis. Microb. Genom. 2017; 3(10):e000133. DOI: 10.1099/mgen.0.000133.Перетолчина Н.П., Климов В.Т., Воскресенская Е.А., Кокорина Г.И., Богумильчик Е.А., Трухачев А.Л., Игумнова С.В., Джиоев Ю.П., Злобин В.И. Локусный состав CRISPR-CAS системы Yersinia pseudotuberculosis различных генетических вариантов. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2020; 19(2):31–9. DOI: 10.31631/2073-3046-2020-19-2-31-39.Peretolchina N.P., Klimov V.T., Voskresenskaya E.A., Kokorina G.I., Bogumilchik E.A., Trukhachev A.L., Igumnova S.V., Dzhioev Y.P., Zlobin V.I. [CRISPR-CAS loci of Yersinia pseudotuberculosis strains with different genetic determinants]. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika [Epidemiology and Vaccinal Prevention]. 2020; 19(2):31–9. DOI: 10.31631/2073-3046-2020-19-2-31-39.Hall M., Chattaway M.A., Reuter S., Savin C., Strauch E., Carniel E., Connor T., Van Damme I., Rajakaruna L., Rajendram D., Jenkins C., Thomson N.R., McNally A. Use of whole-genus genome sequence data to develop a multilocus sequence typing tool that accurately identifies Yersinia isolates to the species and subspecies levels. J. Clin. Microbiol. 2015; 53(1):35–42. DOI: 10.1128/JCM.02395-14.Hall M., Chattaway M.A., Reuter S., Savin C., Strauch E., Carniel E., Connor T., Van Damme I., Rajakaruna L., Rajendram D., Jenkins C., Thomson N.R., McNally A. Use of whole-genus genome sequence data to develop a multilocus sequence typing tool that accurately identifies Yersinia isolates to the species and subspecies levels. J. Clin. Microbiol. 2015; 53(1):35–42. DOI: 10.1128/JCM.02395-14.Duan R., Liang J., Shi G., Cui Z., Hai R., Wang P., Xiao Y., Li K., Qiu H., Gu W., Du X., Jing H., Wang X. Homology analysis of pathogenic Yersinia species Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis, and Yersinia pestis based on multilocus sequence typing. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(1):20–9. DOI: 10.1128/JCM.02185-13.Duan R., Liang J., Shi G., Cui Z., Hai R., Wang P., Xiao Y., Li K., Qiu H., Gu W., Du X., Jing H., Wang X. Homology analysis of pathogenic Yersinia species Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis, and Yersinia pestis based on multilocus sequence typing. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(1):20–9. DOI: 10.1128/JCM.02185-13.

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