microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2016-2-75-78microbe-310Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYФилогенетический анализ штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы Российской Федерации и сопредельных странPhylogenetic Analysis of Yersinia pestis Strains of Medieval Biovar from Natural Plague Foci of the Russian Federation and Bordering CountriesНосовН. Ю.NosovN. Yu.rusrapi@microbe.ruОглодинЕ. Г.OglodinE. G.rusrapi@microbe.ruКрасновЯ. М.KrasnovYa. M.rusrapi@microbe.ruКуклеваЛ. М.KuklevaL. M.rusrapi@microbe.ruШавинаН. Ю.ShavinaN. Yu.rusrapi@microbe.ruЕрошенкоГ. А.EroshenkoG. A.rusrapi@microbe.ruКутыревВ. В.KutyrevV. V.rusrapi@microbe.ruРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation201620062016027578Copyright © Носов Н.Ю., Оглодин Е.Г., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В., 20162016Носов Н.Ю., Оглодин Е.Г., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В.Nosov N.Y., Oglodin E.G., Krasnov Y.M., Kukleva L.M., Shavina N.Y., Eroshenko G.A., Kutyrev V.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/310

Цель исследования - филогенетический анализ штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из очагов чумы в России и сопредельных странах с помощью SNP-анализа полногеномных последовательностей этих штаммов. Материалы и методы. Проведено секвенирование геномов 14 штаммов Y. pestis средневекового биовара из 13 природных очагов чумы России и стран ближнего зарубежья и их сравнение с 9 штаммами этого биовара из базы данных NCBI GenBank. С помощью программ Wombac 2.0 и Bionumerics 7.1 выявлено наличие 1875 коровых SNPs, на основе которых построена дендрограмма филогенетических связей средневековых штаммов. Результаты и выводы. По данным полногеномного SNP-анализа установлено, что штаммы Y. pestis средневекового биовара из очагов чумы в России и стран ближнего зарубежья относятся к филогенетической линии 2.MED1 и делятся на две основные эволюционные ветви, первая из которых включает штаммы из регионов Кавказа и Прикаспия, а вторая - из Средней Азии и Китая. Полученные данные могут быть использованы для разработки молекулярно-генетических способов дифференциации штаммов Y. pestis средневекового биовара.

Objective of the study is to conduct phylogenetic investigation of Yersinia pestis strains (medieval biovar) from plague foci of Russia and bordering countries, using SNP-analysis of the genome-wide sequences of these strains. Materials and methods. Carried out has been sequencing of 14 Y. pestis strains, medieval biovar, from 13 natural plague foci of Russia and neighboring states, as well as their comparison to 9 strains of the same biovar, contained in the NCBI GenBank database. Using software products - Wombac 2.0 and Bionumerics 7.1, revealed is the presence of 1875 core SNPs, on the basis of which a dendrogram of phylogenetic relations between medieval strains is constructed. Results and conclusions. In consequence of genome-wide SNP-analysis, it is established that Y. pestis strains, medieval biovar, from plague foci of Russia and bordering states are assigned to 2.MED1 phylogenetic line and fall under two major evolutionary branches, the first one of which includes strains from the Caucasus and Caspian-Sea regions, and the second one - from Central Asia and China. The data obtained can be used for the development of molecular-genetic methods for differentiation of Y. pestis strains, medieval biovar.

возбудитель чумыштаммы средневекового биоварафилогенетический анализplague agentstrains of medieval biovarphylogenetic analysisReferencesБобров А.Г., Филиппов А.А. Распространенность IS285 и IS100 в геномах Yersinia pestis и Yersinia pseudotuberculosis. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 1997; 2:36-40.Bobrov A.G., Filippov A.A. [Occurrence of IS285 and IS100 in genomes of Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis]. Mol. Genet. Mikrobiol. Virusol. 1997; 2:36–40.Домарадский И.В. Чума. М.: Медицина; 1998. 176 с.Domaradsky I.V. [Plague]. M.: Meditsina; 1998. 176 p.Ерошенко Г.А., Павлова А.И., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Кутырев В.В. Генотипирование штаммов Yersinia pestis на основе вариабельности генов биосинтеза рРНК. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2007; 3:6-10.Eroshenko G.A., Pavlova A.I., Kukleva L.M., Shavina N.Yu., Kutyrev V.V. [Genotyping of Yersinia pestis strains based on rRNA biosynthesis gene variability]. Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2007; 3:6–10.Павлова А.И., Одиноков Г.Н., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Краснов Я.М., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Анализ генетической изменчивости штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы России и Монголии. Пробл. особо опасных инф. 2012; 4(114):49-53.Pavlova A.I., Eroshenko G.A., Odinokov G.N., Koukleva L.M., Shavina N.Yu., Krasnov Ya.M., Kutyrev V.V. [Analysis of genetic variability of Yersinia pestis strains (medieval biovar) isolated in natural plague foci of the Russian Federation and Mongolia]. Probl. Osobo Opasn. Infek. 2012; 4(114):49–53.Попов Ю.А., Савостина Е.П., Каштанова Т.Н., Яшечкин Ю.И. Анализ геномного полиморфизма типовых и атипичных штаммов возбудителя чумы с использованием полимеразной цепной реакции с универсальными праймерами. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2004; 1:22-6.Popov Yu.A., Savostina E.P. Kashtanova T.N., Yashechkin Yu.I. [Analysis of genomic polymorphism in typical and atypical strains of plague agent, using polymerase chain reaction with universal primers]. Mol. Genet. Mikrobiol. Virusol. 2004; 1:22–6.Одиноков Г.Н., Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Черкасов А.В., Шавина Н.Ю., Кутырев В.В. Анализ полногеномной последовательности штаммов Yersinia pestis на основе ступенчатого 680-SNP алгоритма. Пробл. особо опасных инф. 2013; 3:49-54.Odinokov G.N., Eroshenko G.A., Krasnov Ya.M., Kukleva L.M., Cherkasov A.V., Shavina N.Yu., Kutyrev V.V. [Analysis of the genome wide sequence of Yersinia pestis strains based on the consecutive 680-SNP algorithm]. Probl. Osobo Opasn. Infek. 2013; 3:49–54Супотницкий М.В., Супотницкая Н.С. Очерки истории чумы. М.: Вузовская книга; 2006. 468 с.Supotnitsky M.V., Supotnitskaya N.S. [An Outline of Plague History]. M.: “Vuzovskaya Kniga”; 2006. 468 p.Сучков И.Ю., Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Шишняну М.В., Мишанькин Б.Н. Мультилокусный VNTR-анализ в изучении популяционной структуры Yersinia pestis в природных очагах. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2004;4:19-23.Suchkov I.Yu., Vodop’yanov A.S., Vodop’yanov S.O., Shishnyanu M.V., Mishan’kin B.N. [Multi-locus VNTR-Analysis in Studies of Population Structure of Yersinia pestis in Natural Foci]. Mol. Genet. Mikrobiol. Virusol. 2004; 4:19–23.Achtman M., Zurth K., Morelli G., Torrea G., Guiyoule A., Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1999; 96:14043-48.Achtman M., Zurth K., Morelli G., Torrea G., Guiyoule A., Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1999; 96:14043–48.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 variation in mutational rate in an epidemic pathogen Yersinia pestis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110(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 variation in mutational rate in an epidemic pathogen Yersinia pestis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110(2):577–82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.Kotetishvili M., Kreger A., Wauters G.J., Morris J.G., Sulakvelidze A., Stine O.C. Multilocus sequence typing for studying genetic relationships among Yersinia species. J. Clin. Microbiol. 2005; 43:2674-24. DOI: 10.1128/JCM.43.6.2674-2684.2005.Kotetishvili M., Kreger A., Wauters G.J., Morris J.G., Sulakvelidze A., Stine O.C. Multilocus sequence typing for studying genetic relationships among Yersinia species. J. Clin. Microbiol. 2005; 43:2674–24. DOI: 10.1128/JCM.43.6.2674-2684.2005.Li Y., Cui Y., Hauck Y., Platonov M.E, Dai E., Song Y., Guo Z., Pourcel C., Dentovskaya S., Anisimov A.P., Yang R., Vergnaud G. Genotyping and phylogenetic analysis of Yersinia pestis by MLVA: insights into the worldwide expansion of Central Asia plague foci. PLoS ONE. 2009; 4(6):e6000. DOI: 10.1371/journal.pone.0006000.Li Y., Cui Y., Hauck Y., Platonov M.E, Dai E., Song Y., Guo Z., Pourcel C., Dentovskaya S., Anisimov A.P., Yang R., Vergnaud G. Genotyping and phylogenetic analysis of Yersinia pestis by MLVA: insights into the worldwide expansion of Central Asia plague foci. PLoS ONE. 2009; 4(6):e6000. DOI: 10.1371/journal.pone.0006000.Morelli G., Song Y., Mazzoni C.J., Eppinger M., Roumagnac P., Wagner D.M., Feldkamp M., Kusecek B., Vogler A.J., Li Y., Cui Y., Thomson N.R., Jombart T., Leblois R., Lichtner P., Rahalison L., Petersen J.M., Balloux F., Keim P., Wirth T., Ravel J., Yang R., Carniel E., Achtman M. Yersinia pestis genome sequencing identifies patterns of global phylogenetic diversity. Nat. Genet. 2010; 42(12):1140-3. DOI: 10.1038/ng.705.Morelli G., Song Y., Mazzoni C.J., Eppinger M., Roumagnac P., Wagner D.M., Feldkamp M., Kusecek B., Vogler A.J., Li Y., Cui Y., Thomson N.R., Jombart T., Leblois R., Lichtner P., Rahalison L., Petersen J.M., Balloux F., Keim P., Wirth T., Ravel J., Yang R., Carniel E., Achtman M. Yersinia pestis genome sequencing identifies patterns of global phylogenetic diversity. Nat. Genet. 2010; 42(12):1140–3. DOI: 10.1038/ng.705.

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