microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2026-2-181-189microbe-2360Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESСистема MLVA14-типирования Yersinia pseudotuberculosis на основе мультилокусного анализа вариабельного числа тандемных повторовSystem of Yersinia pseudotuberculosis MLVA14-Typing Based on Multiple-Locus Variable-Number Tandem Repeat Analysishttps://orcid.org/0000-0002-3170-9827ШевченкоК. С.ShevchenkoK. S.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5403-989XЕрошенкоГ. А.EroshenkoG. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation20262207202602181189Copyright © Шевченко К.С., Ерошенко Г.А., 20262026Шевченко К.С., Ерошенко Г.А.Shevchenko K.S., Eroshenko G.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/2360

Бактерия Yersinia pseudotuberculosis – этиологический агент псевдотуберкулеза, природно-очагового заболевания, регистрируемого в разных регионах мира. Штаммы псевдотуберкулезного микроба характеризуются значительным генетическим разнообразием и отличаются по патогенности и способности вызывать групповые и спорадические заболевания у человека. С 2022 г. на территории Российской Федерации выявлено 1090 случаев заражения псевдотуберкулезом, однако уровень заболеваемости остается все еще недооцененным. Современный уровень развития молекулярно-генетических технологий способствует разработке высокоэффективных методов детекции и дифференциации штаммов Y. pseudotuberculosis. Цель исследования – разработка эффективной системы MLVA14-типирования для проведения внутривидовой генетической дифференциации Y. pseudotuberculosis, основанной на мультилокусном VNTR-анализе. Материалы и методы. Проведен молекулярно-генетический и филогенетический анализ, а также O-генотипирование in silico 94 штаммов Y. pseudotuberculosis на основе их нуклеотидных последовательностей, депонированных в базе данных NCBI RefSeq. Результаты и обсуждение. Установлена серологическая принадлежность, определен набор факторов патогенности и отношение к генетической группе, охарактеризованы филогенетические связи использованных в работе штаммов Y. pseudotuberculosis. Выявлено 14 ранее не описанных VNTR-локусов, отличающихся по свойствам и дискриминационной способности. При помощи веб-сервиса Primer-BLAST для обнаруженных молекулярных мишеней сконструированы фланкирующие праймеры. Методом in silico проведено MLVA-типирование штаммов и построена кладограмма родственных связей, показывающая, что разработанный способ MLVA14 дискриминирует близкородственные штаммы Y. pseudotuberculosis на те же группы, что и полногеномный SNP-анализ, но при помощи меньшего количества молекулярных мишеней. Разработанный способ MLVA14-типирования имеет высокую эффективность для проведения внутривидовой генетической дифференциации штаммов возбудителя псевдотуберкулеза.

Yersinia pseudotuberculosis bacterium is the etiologic agent of pseudotuberculosis, a natural-focal disease reported in various regions of the world. Strains of pseudotuberculosis microbe are characterized by significant genetic diversity and differ in pathogenicity and ability to cause group and sporadic diseases in humans. Since 2022, 1,090 cases of pseudotuberculosis infection have been identified in the Russian Federation; however, the incidence remains underestimated. Current advances in molecular-genetic technologies facilitate the development of highly effective methods for detecting and differentiating Y. pseudotuberculosis strains. The aim of this study was to develop an effective MLVA14 typing system for intraspecific genetic differentiation of Y. pseudotuberculosis, based on multilocus VNTR analysis. Materials and methods. This study involved molecular-genetic and phylogenetic assessment, as well as in silico O-genotyping of 94 Y. pseudotuberculosis strains based on their nucleotide sequences deposited in the NCBI RefSeq database. Results and discussion. The serological affiliation, pathogenicity factors, and genetic group assignments have been determined. Phylogenetic relationships of the Y. pseudotuberculosis strains used in this study have been characterized, fourteen not previously described VNTR loci with distinct properties and discriminatory abilities identified. Flanking primers have been designed for the identified molecular targets using the Primer-BLAST web service. Applying in silico, MLVA typing of strains was performed and a cladogram of relationships was constructed, demonstrating that the developed MLVA14 method discriminates closely related Y. pseudotuberculosis strains into the same groups as whole-genome SNP analysis, but using a smaller number of molecular targets. The developed MLVA14 typing method is highly effective for intraspecific genetic differentiation of Y. pseudotuberculosis strains.

возбудитель псевдотуберкулезагенотипированиемультилокусный анализ вариабельного числа тандемных повторовpseudotuberculosis agentgenotypingmultiple-locus variable-number tandem repeat analysisReferencesОнищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика опасных инфекционных болезней: Практическое руководство. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: ЗАО «Шико»; 2013. 560 с.Onishchenko G.G., Kutyrev V.V., editors. [Laboratory Diagnostics of Dangerous Infectious Diseases: Practice Guidelines]. 2nd edition, revised and updated. Moscow: “Shiko”; 2013. 560 p.Skurnik M., Peippo A., Ervelä E. Characterization of the O-antigen gene clusters of Yersinia pseudotuberculosis and the cryptic O-antigen gene cluster of Yersinia pestis shows that the plague bacillus is most closely related to and has evolved from Y. pseudotuberculosis serotype O:1b. Mol. Microbiol. 2000; 37(2):316–30. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2000.01993.x.Skurnik M., Peippo A., Ervelä E. Characterization of the O-antigen gene clusters of Yersinia pseudotuberculosis and the cryptic O-antigen gene cluster of Yersinia pestis shows that the plague bacillus is most closely related to and has evolved from Y. pseudotuberculosis serotype O:1b. Mol. Microbiol. 2000; 37(2):316–30. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2000.01993.x.Bogdanovich T., Carniel E., Fukushima H., Skurnik M. Use of O-antigen gene cluster-specific PCRs for the identification and O-genotyping of Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia pestis. J. Clin. Microbiol. 2003; 41(11):5103–12. DOI: 10.1128/JCM.41.11.5103-5112.2003.Bogdanovich T., Carniel E., Fukushima H., Skurnik M. Use of O-antigen gene cluster-specific PCRs for the identification and O-genotyping of Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia pestis. J. Clin. Microbiol. 2003; 41(11):5103–12. DOI: 10.1128/JCM.41.11.5103-5112.2003.Ch’ng S.L., Octavia S., Xia Q., Duong A., Tanaka M.M., Fukushima H., Lan R. Population structure and evolution of pathogenicity of Yersinia pseudotuberculosis. Appl. Environ. Microbiol. 2011; 77(3):768–75. DOI: 10.1128/AEM.01993-10.Ch’ng S.L., Octavia S., Xia Q., Duong A., Tanaka M.M., Fukushima H., Lan R. Population structure and evolution of pathogenicity of Yersinia pseudotuberculosis. Appl. Environ. Microbiol. 2011; 77(3):768–75. DOI: 10.1128/AEM.01993-10.Fukushima H., Matsuda Y., Seki R., Tsubokura M., Takeda N., Shubin F.N., Paik I.K., Zheng X.B. Geographical heterogeneity between Far Eastern and Western countries in prevalence of the virulence plasmid, the superantigen Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen, and the high-pathogenicity island among Yersinia pseudotuberculosis strains. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(10):3541–7. DOI: 10.1128/JCM.39.10.3541-3547.2001.Fukushima H., Matsuda Y., Seki R., Tsubokura M., Takeda N., Shubin F.N., Paik I.K., Zheng X.B. Geographical heterogeneity between Far Eastern and Western countries in prevalence of the virulence plasmid, the superantigen Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen, and the high-pathogenicity island among Yersinia pseudotuberculosis strains. J. Clin. Microbiol. 2001; 39(10):3541–7. DOI: 10.1128/JCM.39.10.3541-3547.2001.Laukkanen-Ninios R., Didelot X., Jolley K.A., Morelli G., Sangal V., Kristo P., Brehony C., Imori P.F., Fukushima H., Siitonen A., Tseneva G., Voskressenskaya E., Falcao J.P., Korkeala H., Maiden M.C., Mazzoni C., Carniel E., Skurnik M., Achtman M. Population structure of the Yersinia pseudotuberculosis complex according to multilocus sequence typing. Environ. Microbiol. 2011; 13(12):3114– 27. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2011.02588.x.Laukkanen-Ninios R., Didelot X., Jolley K.A., Morelli G., Sangal V., Kristo P., Brehony C., Imori P.F., Fukushima H., Siitonen A., Tseneva G., Voskressenskaya E., Falcao J.P., Korkeala H., Maiden M.C., Mazzoni C., Carniel E., Skurnik M., Achtman M. Population structure of the Yersinia pseudotuberculosis complex according to multilocus sequence typing. Environ. Microbiol. 2011; 13(12):3114– 27. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2011.02588.x.О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2024 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2025. 424 с.[On the State of Sanitary-Epidemiological Well-Being of the Population in the Russian Federation in 2024: State Report]. Moscow: Federal Service for Surveillance on Consumers Rights Protection and Human Wellbeing; 2025. 424 p.Тимченко Н.Ф., Попов А.Ф., Андрюков Б.Г. Актуальные вопросы микробиологии, клиники и диагностики дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки, вызванной Yersinia pseudotuberculosis. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015; (2):94–100.Timchenko N.F., Popov A.F., Andryukov B.G. [Current issues of microbiology, clinical presentation and diagnostics of Far Eastern scarlet fever-like fever caused by Yersinia pseudotuberculosis]. Zdorovie. Meditsinskaya Ekologiya. Nauka [Health. Medical Ecology. Science]. 2015; (2):94–100.Dudina M., Søgaard K.K., Deleuran T., Joensen K.G., Frøkjær J.B., Nielsen H.L. A rare Danish case of Yersinia pseudotuberculosis pyogenic liver abscess. Clin. Case Rep. 2022; 10(10):e6464. DOI: 10.1002/ccr3.6464.Dudina M., Søgaard K.K., Deleuran T., Joensen K.G., Frøkjær J.B., Nielsen H.L. A rare Danish case of Yersinia pseudotuberculosis pyogenic liver abscess. Clin. Case Rep. 2022; 10(10):e6464. DOI: 10.1002/ccr3.6464.Zewude R.T., Stefanovic A., Alem Z. Yersinia pseudotuberculosis bacteraemia with splenic abscesses: a case report. Access Microbiol. 2023; 5(9):000525.v3. DOI: 10.1099/acmi.0.000525.v3.Zewude R.T., Stefanovic A., Alem Z. Yersinia pseudotuberculosis bacteraemia with splenic abscesses: a case report. Access Microbiol. 2023; 5(9):000525.v3. DOI: 10.1099/acmi.0.000525.v3.Wang Y., Xiang Y., Lei C., Zheng X., Wu W., Zhang Z., Qu X. Liver abscess and splenic infarction due to Yersinia pseudotuberculosis bloodstream infection: a case report. BMC Inf. Dis. 2024; 24(1):1415. DOI: 10.1186/s12879-024-10325-z.Wang Y., Xiang Y., Lei C., Zheng X., Wu W., Zhang Z., Qu X. Liver abscess and splenic infarction due to Yersinia pseudotuberculosis bloodstream infection: a case report. BMC Inf. Dis. 2024; 24(1):1415. DOI: 10.1186/s12879-024-10325-z.Ohnishi T., Nakazawa M., Wada N., Abe J., Kamimaki I. Yersinia pseudotuberculosis infection accompanied by intussusception and incomplete Kawasaki disease in a 7-year-old girl. Keio J. Med. 2022; 71(2):50–2. DOI: 10.2302/kjm.2021-0002-CR.Ohnishi T., Nakazawa M., Wada N., Abe J., Kamimaki I. Yersinia pseudotuberculosis infection accompanied by intussusception and incomplete Kawasaki disease in a 7-year-old girl. Keio J. Med. 2022; 71(2):50–2. DOI: 10.2302/kjm.2021-0002-CR.Ebrahimi K., Nabilou P., Steineck I.I.K. [Far East scarletlike fever in a Caucasian man with Yersinia pseudotuberculosis bacteriaemia]. Ugeskr. Laeger. 2022; 184(1):V06210523.Ebrahimi K., Nabilou P., Steineck I.I.K. [Far East scarletlike fever in a Caucasian man with Yersinia pseudotuberculosis bacteriaemia]. Ugeskr. Laeger. 2022; 184(1):V06210523.Yokoyama K., Sakabe M., Mamada M. A case of refractory Kawasaki disease with Yersinia pseudotuberculosis infection successfully treated with cefotaxime following immunosuppressive therapy. Cureus. 2024; 16(11):e73866. DOI: 10.7759/cureus.73866.Yokoyama K., Sakabe M., Mamada M. A case of refractory Kawasaki disease with Yersinia pseudotuberculosis infection successfully treated with cefotaxime following immunosuppressive therapy. Cureus. 2024; 16(11):e73866. DOI: 10.7759/cureus.73866.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. INDEL-типирование штаммов Yersinia pseudotuberculosis. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; (4):102–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-102-109.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. [INDEL-typing of Yersinia pseudotuberculosis strains]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; (4):102–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-102-109.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.Kenyon J.J., Cunneen M.M., Reeves P.R. Genetics and evolution of Yersinia pseudotuberculosis O-specific polysaccharides: a novel pattern of O-antigen diversity. FEMS Microbiol. Rev. 2017; 41(2):200–17. DOI: 10.1093/femsre/fux002.Kenyon J.J., Cunneen M.M., Reeves P.R. Genetics and evolution of Yersinia pseudotuberculosis O-specific polysaccharides: a novel pattern of O-antigen diversity. FEMS Microbiol. Rev. 2017; 41(2):200–17. DOI: 10.1093/femsre/fux002.Buza K., Wilczynski B., Dojer N. RECORD: referenceassisted genome assembly for closely related genomes. Int. J. Genomics. 2015; 2015:563482. DOI: 10.1155/2015/563482.Buza K., Wilczynski B., Dojer N. RECORD: referenceassisted genome assembly for closely related genomes. Int. J. Genomics. 2015; 2015:563482. DOI: 10.1155/2015/563482.Selander R.K., Caugant D.A., Ochman H., Musser J.M., Gilmour M.N., Whittam T.S. Methods of multilocus enzyme electrophoresis for bacterial population genetics and systematics. Appl. Environ. Microbiol. 1986; 51(5):873–84. DOI: 10.1128/aem.51.5.873-884.1986.Selander R.K., Caugant D.A., Ochman H., Musser J.M., Gilmour M.N., Whittam T.S. Methods of multilocus enzyme electrophoresis for bacterial population genetics and systematics. Appl. Environ. Microbiol. 1986; 51(5):873–84. DOI: 10.1128/aem.51.5.873-884.1986.Hunter P.R., Gaston M.A. Numerical index of the discriminatory ability of typing systems: an application of Simpson’s index of diversity. J. Clin. Microbiol. 1988; 26(11):2465–6. DOI: 10.1128/jcm.26.11.2465-2466.1988.Hunter P.R., Gaston M.A. Numerical index of the discriminatory ability of typing systems: an application of Simpson’s index of diversity. J. Clin. Microbiol. 1988; 26(11):2465–6. DOI: 10.1128/jcm.26.11.2465-2466.1988.Ерошенко Г.А., Джапарова А.К., Никифоров К.А., Сидорин А.С., Куклева Л.М., Червякова Н.С., Краснов Я.М. Филогения и свойства штаммов Yersinia pseudotuberculosis из Аксайского высокогорного и Прибалхашского пустынного очагов чумы. Проблемы особо опасных инфекций. 2024; (3):96–102. DOI: 10.21055/0370-1069-2024-3-96-102.Eroshenko G.A., Dzhaparova A.K., Nikiforov K.A., Sidorin A.S., Kukleva L.M., Chervyakova N.S., Krasnov Ya.M. [Phylogeny and characteristics of Yersinia pseudotuberculosis strains from the Aksai high-mountain and Balkhash desert foci of plague]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2024; (3):96–102. DOI: 10.21055/0370-1069-2024-3-96-102.Ward Jr J.H. Hierarchical grouping to optimize an objective function. J. Am. Stat. Assoc. 1963; 58(301):236–44. DOI: 10.1080/01621459.1963.10500845.Ward Jr J.H. Hierarchical grouping to optimize an objective function. J. Am. Stat. Assoc. 1963; 58(301):236–44. DOI: 10.1080/01621459.1963.10500845.

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