microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2025-3-154-159microbe-2219Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESГенетическая гетерогенность штаммов Francisella tularensis subspecies mediasiaticaGenetic Heterogeneity of Francisella tularensis Subspecies mediasiatica Strainshttps://orcid.org/0000-0002-1835-1496СорокинВ. М.SorokinV. M.

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

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

sorokin_vm@antiplague.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8287-4294ПавловичН. В.PavlovichN. V.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-4091-649XЦимбалистоваМ. В.TsimbalistovaM. V.

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

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

https://orcid.org/0000-0002-7772-9276АроноваН. В.AronovaN. V.

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

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

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

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

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

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

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

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

ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»РоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian Federation20250610202503154159Copyright © Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Аронова Н.В., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., 20252025Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Аронова Н.В., Водопьянов А.С., Писанов Р.В.Sorokin V.M., Pavlovich N.V., Tsimbalistova M.V., Aronova N.V., Vodop’yanov A.S., Pisanov R.V.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/2219

Цель исследования – сравнительный филогенетический анализ штаммов Francisella tularensis subsp. mediasiatica, изолированных на территориях современных республик Казахстан и Узбекистан, Алтайского края и Республики Алтай Российской Федерации в период с 1960 по 2024 г. Материалы и методы. Использовали 77 штаммов F. tularensis, изолированных в период с 1960 по 2024 г. на территориях современных республик Казахстан и Узбекистан, Алтайского края и Республики Алтай Российской Федерации. Для определения подвида применяли метод INDEL-типирования. VNTR-генотипирование проводили по пяти локусам. Выявление клональных комплексов осуществляли методом MST. Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ VNTRгенотипов 42 штаммов F. tularensis subsp. mediasiatica, циркулирующих в природных очагах Алтая с 2011 по 2024 г., позволил выявить три клональных комплекса (СС1 – СС3), представленных соответственно 13, 14 и 7 индивидуальными генотипами. Штаммы (27) «казахстанской» популяции штаммов F. tularensis subsp. mediasiatica представлены отдельным клональным комплексом СС4. Впервые установлено, что «алтайская» популяция штаммов F. tularensis подвида mediasiatica представлена тремя клональными комплексами СС1 – СС3. На одних и тех же территориях Алтайского региона в разное время могут циркулировать штаммы различных клональных комплексов. Отмечено высокое генетическое разнообразие «алтайской» популяции штаммов среднеазиатского подвида (индекс разнообразия Нея DI = 0,991). Впервые проведен сравнительный филогенетический анализ «казахстанской» и «алтайской» популяций возбудителя туляремии среднеазиатского подвида. Показано, что «казахстанская» популяция образует отдельный клональный комплекс СС4 и связана с «алтайскими» клональными комплексами через разные клоны. Результаты генотипирования указывают на возможное происхождение «алтайской» популяции штаммов подвида mediasiatica.

The aim of the study was to conduct comparative phylogenetic analysis of Francisella tularensis subsp. mediasiatica strains isolated in different territories of contemporary Republics of Kazakhstan, Uzbekistan, Altai Territory, and the Altai Republic in the period between 1960 and 2024. Materials and methods. We used 77 F. tularensis strains isolated in the territories of Kazakhstan, Uzbekistan, Altai Territory and the Altai Republic of the Russian Federation in the period from 1960 to 2024. To determine the subspecies, the INDEL typing method was used. VNTR genotyping was carried out at 5 loci. Identification of clonal complexes was carried out using the MST method. Results and discussion. Comparative analysis of VNTR genotypes of 42 F. tularensis subsp. mediasiatica strains circulating in natural foci of Altai between 2011 and 2024 made it possible to identify three clonal complexes (CC1-CC3), represented by 13, 14 and 7 individual genotypes, respectively. Strains of the “Kazakhstan” population of F. tularensis subsp. mediasiatica are represented by a separate clonal complex CC4. It has been established for the first time that the “Altai” population of F. tularensis strains of the subspecies mediasiatica is represented by three clonal complexes CC1-CC3. In the same territories of the Altai region, strains of different clonal complexes can circulate at different times. High genetic diversity of the Altai population subsp. mediasiatica was noted (Nei diversity index DI = 0.991). For the first time, a comparable phylogenetic analysis of the “Kazakhstan” and “Altai” populations of the causative agent of tularemia subsp. mediasiatica has been carried out. It is shown that the “Kazakhstan” population forms a separate clonal complex CC4 and it is connected with the Altai clonal complexes through different clones. The results of genotyping indicate the possible origin of the “Altai” population of mediasiatica subspecies.

Francisella tularensissubsp. mediasiaticaVNTRклональный комплексфилогенетический анализFrancisella tularensissubsp. mediasiaticaVNTRclonal complexphylogenetic analysisReferencesKeim P., Johansson A., Wagner D.M. Molecular epidemiology, evolution, and ecology of Francisella. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2007; 1105:30–66. DOI: 10.1196/annals.1409.0111.Keim P., Johansson A., Wagner D.M. Molecular epidemiology, evolution, and ecology of Francisella. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2007; 1105:30–66. DOI: 10.1196/annals.1409.0111.Aikimbaev M.A. Taxonomy of the genus Francisella. Rep. Acad. Sci. Kaz. SSR Ser. Biol. 1966; 5:42–4.Aikimbaev M.A. Taxonomy of the genus Francisella. Rep. Acad. Sci. Kaz. SSR Ser. Biol. 1966; 5:42–4.Olsufjev N.G., Meshcheryakova I.S. Subspecific taxonomy of Francisella tularensis McCoy and Chapin 1912. Int. J. Syst. Bacteriol. 1983; 33(4):872–4. DOI: 10.1099/00207713-33-4-87221.Olsufjev N.G., Meshcheryakova I.S. Subspecific taxonomy of Francisella tularensis McCoy and Chapin 1912. Int. J. Syst. Bacteriol. 1983; 33(4):872–4. DOI: 10.1099/00207713-33-4-87221.Timofeev V., Bakhteeva I., Mokrievich A., Vakhrameeva G., Gritskova E., Anisimov Yu., Rozhdestvensky E., Bazarova G., Zhumakaev R., Dyatlov I., Vergnaud G. The first finding of Francisella tularensis subsp. mediasiatica in Krasnoyarsk Territory, Siberia, and an update of the subspecies genetic diversity. Bacteria. 2022; 1(4):242–49. DOI: 10.3390/bacteria1040018.Timofeev V., Bakhteeva I., Mokrievich A., Vakhrameeva G., Gritskova E., Anisimov Yu., Rozhdestvensky E., Bazarova G., Zhumakaev R., Dyatlov I., Vergnaud G. The first finding of Francisella tularensis subsp. mediasiatica in Krasnoyarsk Territory, Siberia, and an update of the subspecies genetic diversity. Bacteria. 2022; 1(4):242–49. DOI: 10.3390/bacteria1040018.Мокриевич А.Н., Тимофеев В.С., Кудрявцева Т.Ю., Уланова Г.И., Карбышева С.Б., Миронова Р.И., Вахрамеева Г.М., Губарева Т.И., Павлов В.М., Дятлов И.А. Выделение среднеазиатского подвида туляремийного микроба на территории Алтайского края. Проблемы особо опасных инфекций. 2013; (1):66–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-66-69.Mokrievich A.N., Timofeev V.S., Kudryavceva T.Yu., Ulanova G.I., Karbysheva S.B., Mironova R.I., Vahrameeva G.M., Gubareva T.I., Pavlov V.M., Dyatlov I.A. [Isolation of the Central Asian subspecies of the tularemia microbe in the Altai Territory]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2013; (1):66–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-1-66-69.Timofeev V., Bakhteeva I., Titareva G., Kopylov P., Christiany D., Mokrievich A., Dyatlov I., Vergnaud G. Russian isolates enlarge the known geographic diversity of Francisella tula­ rensis subsp. mediasiatica. PLoS One. 2017; 12(9):e0183714. DOI: 10.1371/journal.pone.0183714.Timofeev V., Bakhteeva I., Titareva G., Kopylov P., Christiany D., Mokrievich A., Dyatlov I., Vergnaud G. Russian isolates enlarge the known geographic diversity of Francisella tularensis subsp. mediasiatica. PLoS One. 2017; 12(9):e0183714. DOI: 10.1371/journal.pone.0183714.Shevtsov A., Izbanova U., Amirgazin A., Kairzhanova A., Dauletov A., Kiyan V., Vergnaud G. Genetic homogeneity of Francisella tularensis subsp. mediasiatica strains in Kazakhstan. Pathogens. 2024; 13(7):581. DOI: 10.3390/pathogens13070581.Shevtsov A., Izbanova U., Amirgazin A., Kairzhanova A., Dauletov A., Kiyan V., Vergnaud G. Genetic homogeneity of Francisella tularensis subsp. mediasiatica strains in Kazakhstan. Pathogens. 2024; 13(7):581. DOI: 10.3390/pathogens13070581.MLVAbank. Public Databases. [Электронный ресурс]. URL: https://microbesgenotyping.i2bc.paris-saclay.fr/databases/ (дата обращения 26.07.2024).MLVAbank. Public Databases. (Cited 26 July 2024). [Internet]. Available from: https://microbesgenotyping.i2bc.paris-saclay.fr/databases/.Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Базарова Г.Х., Рождественский Е.Н., Носков А.К. Генетическое разнообразие штаммов Francisella tularensis подвида mediasiatica. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2023; 19(4):21–7.Sorokin V.M., Pavlovich N.V., Cimbalistova M.V., Vodop’yanov A.S., Pisanov R.V., Bazarova G.H.,., Rozhdestvenskiy Е.N., Noskov A.K. [Genetic diversity of Francisella tularensis subspecies mediasiatica strains]. Vestnik Biotekhnologii i Fiziko-Khimicheskoi Biologii im. Yu.A. Ovchinnikova [Bulletin of Biotechnology and Physicochemical Biology named after Yu.A. Ovchinnikov]. 2023; 19(4):21–7.Zhou Z., Alikhan N.F., Sergeant M.J., Luhmann N., Vaz C., Francisco A.P., Carriço J.A., Achtman M. GrapeTree: visualization of core genomic relationships among 100,000 bacterial pathogens. Genome Res. 2018; 28(9):1395–404. DOI: 10.1101/gr.232397.117.Zhou Z., Alikhan N.F., Sergeant M.J., Luhmann N., Vaz C., Francisco A.P., Carriço J.A., Achtman M. GrapeTree: visualization of core genomic relationships among 100,000 bacterial pathogens. Genome Res. 2018; 28(9):1395–404. DOI: 10.1101/gr.232397.117.Сорокин В.М., Водопьянов А.С., Цимбалистова М.В., Павлович Н.В. Дифференциация подвидов Francsella tularensis методом INDEL-типирования. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99(2):193–201. DOI: 10.36233/0372-9311-189.Sorokin V.M., Vodopyanov A.S., Tsimbalistova M.V., Pavlovich N.V. [Differentiation of the Francsella tularensis subspecies by the INDEL typing method]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2022; 99(2):193–202. DOI: 10.36233/0372-9311-189.Сорокин В.М., Водопьянов А.С., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В. Способ определения подвидов Francisella tularensis методом мультипраймерной ПЦР. Патент РФ № 2765495, опубл. 31.01.2022.Sorokin V.M., Vodopyanov A.S., Pavlovich N.V., Tsimbalistova M.V. [Method for determining Francisella tularensis subspecies using multi-primer PCR]. RF Patent No. 2765495, publ. 31 Jan 2022.Hasle G., Bjune G., Edvardsen E., Jakobsen C., Linnehol B., Røer J.E., Mehl R., Røed K.H., Pedersen J., Leinaas H.P. Transport of ticks by migratory passerine birds to Norway. J. Parasitol. 2009; 95(6):1342–51. DOI: 10.1645/GE-2146.1.Hasle G., Bjune G., Edvardsen E., Jakobsen C., Linnehol B., Røer J.E., Mehl R., Røed K.H., Pedersen J., Leinaas H.P. Transport of ticks by migratory passerine birds to Norway. J. Parasitol. 2009; 95(6):1342–51. DOI: 10.1645/GE-2146.1.Pitó A., Bukor B., Győrig E., Brlík V., Kontschán J., Keve G., Takács N., Hornok S. Investigations of the tick burden on passeriform, water-associated and predatory birds reveal new tick-host associations and habitat-related factors of tick infestation. Parasit. Vectors. 2024; 17(1):144. DOI: 10.1186/s13071-024-06229-1.Pitó A., Bukor B., Győrig E., Brlík V., Kontschán J., Keve G., Takács N., Hornok S. Investigations of the tick burden on passeriform, water-associated and predatory birds reveal new tick-host associations and habitat-related factors of tick infestation. Parasit. Vectors. 2024; 17(1):144. DOI: 10.1186/s13071-024-06229-1.Padeshki P.I., Ivanov I.N., Popov B., Kantardjiev T.V. The role of birds in dissemination of Francisella tularensis: first direct molecular evidence for bird-to-human transmission. Epidemiol. Infect. 2010; 138(3):376–9. DOI: 10.1017/S0950268809990513.Padeshki P.I., Ivanov I.N., Popov B., Kantardjiev T.V. The role of birds in dissemination of Francisella tularensis: first direct molecular evidence for bird-to-human transmission. Epidemiol. Infect. 2010; 138(3):376–9. DOI: 10.1017/S0950268809990513.Lopes de Carvalho I., Zé-Zé L., Alves A.S., Pardal S., Lopes R.J., Mendes L., Núncio M.S. Borrelia garinii and Francisella tularensis subsp. holarctica detected in migratory shorebirds in Portugal. Eur. J. Wildl. Res. 2012; 58(5):857–61. DOI: 10.1007/s10344-012-0617-3.Lopes de Carvalho I., Zé-Zé L., Alves A.S., Pardal S., Lopes R.J., Mendes L., Núncio M.S. Borrelia garinii and Francisella tularensis subsp. holarctica detected in migratory shorebirds in Portugal. Eur. J. Wildl. Res. 2012; 58(5):857–61. DOI: 10.1007/s10344-012-0617-3.

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