microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2017-2-32-35microbe-387Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYКОНСТРУИРОВАНИЕ ДНК-ЧИПА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ОСНОВНОГО И НЕОСНОВНЫХ ПОДВИДОВ И БИОВАРОВ ОСНОВНОГО ПОДВИДА YERSINIA PESTISCONSTRUCTION OF A DNA-MICROARRAY FOR DIFFERENTIATION BETWEEN THE MAIN AND NON-MAIN SUBSPECIES AND BIOVARS OF THE MAIN SUBSPECIES OF YERSINIA PESTISНикифоровК. А.NikiforovK. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruУткинД. В.UtkinD. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruКуклеваЛ. М.KuklevaL. M.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruЕрошенкоГ. А.EroshenkoG. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation201720062017023235Copyright © Никифоров К.А., Уткин Д.В., Куклева Л.М., Ерошенко Г.А., 20172017Никифоров К.А., Уткин Д.В., Куклева Л.М., Ерошенко Г.А.Nikiforov K.A., Utkin D.V., Kukleva L.M., 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/387

Цель исследования: разработка ДНК-чипа для дифференциации штаммов Y. pestis основного и неосновных подвидов и биоваров основного подвида. Материалы и методы. Анализ эффективности разработанного способа проведен на 62 штаммах Y. pestis разных подвидов и биоваров, выделенных в природных очагах России, ближнем и дальнем зарубежье. Результаты и выводы. Выбраны ДНК-мишени, рассчитаны праймеры и зонды, оптимизирована методика подвидовой и биоварной дифференциации штаммов Y. pestis с помощью ДНК-чипа. Использование ДНК-чипа с мишенями «Med24», «glpD(-93)» и «45» позволяет проводить быструю дифференциацию штаммов основного и неосновных подвидов и биоваров основного подвида по наличию и отсутствию сигнала флуоресценции по специфическим для основного подвида и его биоваров ДНК-мишеням. 

Objective of the study is to design the DNA-microarray for differentiation of Y. pestis strains of the main and non-main subspecies and biovars of the main subspecies. Materials and methods. Efficiency analysis for the devised means was conducted using 62 Y. pestis strains of various subspecies and biovars, isolated in the natural foci of Russia and neighboring countries. Results and conclusions. Selected have been the DNA-targets, probes and primers – calculated. Enhanced is the method of sub-specific and biovar differentiation of Y. pestis strains by means of DNA-microarray. DNA-chip with “Med24”, “glpD(-93)”, and “45” targets allows for prompt differentiation of the strains of the main and non-main subspecies and biovars of the main subspecies based on the presence and absence of fluorescent signal by the specific for the main subspecies and its biovars DNA-targets. 

ДНК-чипДНК-мишеньбиоварY. pestisDNA-microarrayDNA-targetbiovarY. PestisReferencesОдиноков Г.Н., Павлова А.И., Анисимова Л.В., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Способ дифференциации штаммов возбудителя чумы основного и неосновных подвидов и возбудителя псевдотуберкулеза методом полимеразной цепной реакции. Патент на изобретение RUS 2425891. Опубл. 10.08.2010.Odinokov G.N., Pavlova A.I., Anisimova L.V., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Method for differentiation of plague agent strains of the main and non-main subspecies and pseudotuberculosis agent, using polymerase chain reaction]. RF Patent 2425891, 10.08. 2010.Одиноков Г.Н., Павлова А.И., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Способ дифференциации штаммов возбудителя чумы основного подвида средневекового и античного биоваров методом полимеразной цепной реакции. Патент на изобретение № 2496882. Опубл. 27.10.2013 г., бюл. № 30.Odinokov G.N., Pavlova A.I., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Method for differentiation between plague agent strains of the main subspecies of medieval and antique biovars, using polymerase chain reaction]. RF Patent 2496882. 27.10.2013.Организация работ лабораторий, использующих методы амплификации нуклеиновых кислот при работе с материалом, содержащим микроорганизмы I–IV групп патогенности. МУ 1.3.2569–09. М.; 2009. 31 с.[Management of laboratories applying methods of nucleic acid amplification while working with samples containing microorganisms of the I–IV groups of pathogenicity]. MR 1.3.2569-09. M.; 2009. 31 p.Bos K.I., Herbig A., Sahl J., Waglechner N., Fourment M., Forrest S.A., Klunk J., Schuenemann V.J., Poinar D., Kuch M., Golding G.B., Dutour O., Keim P., Wagner D.M., Holmes E.C., Krause J., Poinar H.N. Eighteenth century Yersinia pestis genomes reveal the long-term persistence of an historical plague focus. Elife. 2016; 5:e12994. DOI: 10.7554/eLife.12994.Bos K.I., Herbig A., Sahl J., Waglechner N., Fourment M., Forrest S.A., Klunk J., Schuenemann V.J., Poinar D., Kuch M., Golding G.B., Dutour O., Keim P., Wagner D.M., Holmes E.C., Krause J., Poinar H.N. Eighteenth century Yersinia pestis genomes reveal the long-term persistence of an historical plague focus. Elife. 2016; 5:e12994. DOI: 10.7554/eLife.12994.Jin D.Z., Xu X.J., Chen S.H., Wen S.Y., Ma X.E., Zhang Z., Lin F., Wang S.Q. Detection and identification of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 and Vibrio cholerae O139 using oligonucleotide microarray. Infect. Agent Cancer. 2007; 2:23. DOI: 10.1186/1750-9378-2-23.Jin D.Z., Xu X.J., Chen S.H., Wen S.Y., Ma X.E., Zhang Z., Lin F., Wang S.Q. Detection and identification of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 and Vibrio cholerae O139 using oligonucleotide microarray. Infect. Agent Cancer. 2007; 2:23. DOI: 10.1186/1750-9378-2-23.Marcy Y., Cousin P.Y., Rattier M., Cerovic G., Escalier G., Béna G., Guéron M., McDonagh L., le Boulaire F., Bénisty H., Weisbuch C., Avarre J.C. Innovative integrated system for real-time measurement of hybridization and melting on standard format microarrays. Biotechniques. 2008; 44(7):913–20. DOI: 10.2144/000112758.Marcy Y., Cousin P.Y., Rattier M., Cerovic G., Escalier G., Béna G., Guéron M., McDonagh L., le Boulaire F., Bénisty H., Weisbuch C., Avarre J.C. Innovative integrated system for real-time measurement of hybridization and melting on standard format microarrays. Biotechniques. 2008; 44(7):913– 20. DOI: 10.2144/000112758.Motin V.L., Georgescu A.M., Elliott J.M., Hu P., Worsham P.L., Ott L.L., Slezak T.R., Sokhansanj B.A., Regala W.M., Brubaker R.R., Garcia E. Genetic variability of Yersinia pestis isolates as predicted by PCR–based IS100 genotyping and analysis of structural genes encoding glycerol–3–phosphate dehydrogenase (glpD). J. Bacteriol. 2002; 184 (4):1019–27. DOI: 10.1128/jb.184.4.1019-1027.2002.Motin V.L., Georgescu A.M., Elliott J.M., Hu P., Worsham P.L., Ott L.L., Slezak T.R., Sokhansanj B.A., Regala W.M., Brubaker R.R., Garcia E. Genetic variability of Yersinia pestis isolates as predicted by PCR–based IS100 genotyping and analysis of structural genes encoding glycerol–3–phosphate dehydrogenase (glpD). J. Bacteriol. 2002; 184 (4):1019–27. DOI: 10.1128/jb.184.4.1019-1027.2002.Tomioka K., Peredelchuk M., Zhu X., Arena R., Volokhov D., Selvapandiyan A., Stabler K., Mellquist-Riemenschneider J., Chizhikov V., Kaplan G., Nakhasi H., Duncan R. A multiplex polymerase chain reaction microarray assay to detect bioterror pathogens in blood. J. Mol. Diagn. 2005; 7(4):486–94. DOI: 10.1016/S1525-1578(10)60579-X.Tomioka K., Peredelchuk M., Zhu X., Arena R., Volokhov D., Selvapandiyan A., Stabler K., Mellquist-Riemenschneider J., Chizhikov V., Kaplan G., Nakhasi H., Duncan R. A multiplex polymerase chain reaction microarray assay to detect bioterror pathogens in blood. J. Mol. Diagn. 2005; 7(4):486–94. DOI: 10.1016/S1525-1578(10)60579-X.Wagner D.M., Klunk J., Harbeck M., Devault A., Waglechner N., Sahl J.W., Enk J., Birdsell D.N., Kuch M., Lumibao C., Poinar D., Pearson T., Fourment M., Golding B., Riehm J.M., Earn D.J., Dewitte S., Rouillard J.M., Grupe G., Wiechmann I., Bliska J.B., Keim P.S., Scholz H.C., Holmes E.C., Poinar H. Yersinia pestis and the Plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. Lancet Infect. Dis. 2014; 14:319–26. DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70323-2.Wagner D.M., Klunk J., Harbeck M., Devault A., Waglechner N., Sahl J.W., Enk J., Birdsell D.N., Kuch M., Lumibao C., Poinar D., Pearson T., Fourment M., Golding B., Riehm J.M., Earn D.J., Dewitte S., Rouillard J.M., Grupe G., Wiechmann I., Bliska J.B., Keim P.S., Scholz H.C., Holmes E.C., Poinar H. Yersinia pestis and the Plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. Lancet Infect. Dis. 2014; 14:319–26. DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70323-2.World Health Organization. Plague. Fact sheets № 267. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs267/en/. Дата обращения: 22.06.2016.World Health Organization. Plague. Fact sheets № 267 (cited 22 Jun 2016). Available from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs267/en/.

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