microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2017-4-50-55microbe-438Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВариабельность генов cef токсигенных и нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae О1Variability of cef Genes in Toxigenic and Non-Toxigenic Vibrio cholerae O1 StrainsМонаховаЕ. В.MonakhovaE. V.

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

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

monakhova_ev@antiplague.ruПисановР. 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

ТитоваС. В.TitovaS. V.

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

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

ЕжоваМ. И.EzhovaM. I.

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

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

ИвановС. А.IvanovS. A.

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

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

ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»РоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian Federation201720122017045055Copyright © Монахова Е.В., Писанов Р.В., Титова С.В., Ежова М.И., Иванов С.А., 20172017Монахова Е.В., Писанов Р.В., Титова С.В., Ежова М.И., Иванов С.А.Monakhova E.V., Pisanov R.V., Titova S.V., Ezhova M.I., Ivanov S.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/438

Целью исследования явился сравнительный биоинформационный анализ генов и белков Cef (CHO cell elongating factor) холерных вибрионов О1 серогруппы. Материалы и методы. В работе использовано 36 штаммов Vibrio cholerae О1 из коллекции Ростовcкого противочумного института. Секвенирование ДНК проводили на платформе MiSeq (Illumina), для идентифицации генов и анализа использовали программы BioEdit 7.2.5, BLASTN 2.2.29, BLASTP, MEGA 7, Vector NTI Advance 11. Результаты и выводы. Полученные данные подтвердили достаточно высокую консервативность Cef у холерогенных штаммов (несущих гены холерного токсина ctxAB в составе интегрированного в геном профага CTX): все они содержали близкородственные прототипные аллели cefС или cefЕ1. Аллель Е1 обнаружена также у ctxAB– штаммов, содержащих профаг pre-CTX, и всего у одного лишенного обоих профагов. У остальных CTX–/pre-CTX– вибрионов идентифицировано четыре новых, ранее не описанных варианта Cef, два из которых (Е2 и Е3), принадлежащие штаммам, выделенным в России, оказались уникальными, тогда как для двух других (Е4 и Е5) в NCBI были найдены полные гомологи. При этом в группу носителей cefЕ4 попали несколько штаммов, вызывавших у людей тяжелые холероподобные заболевания. Поскольку Cef является одним из факторов патогенности/персистенции холерных вибрионов, мы полагаем, что сохранение в процессе естественного отбора его измененных вариантов несет определенный биологический смысл с точки зрения возможного приобретения ими свойств, существенных для реализации возбудителями как патогенетического, так и персистентного потенциала.

Objective of the investigation was a comparative bioinformatics analysis of Vibrio cholerae О1 Cef (CHO cell elongating factor) genes and proteins. Materials and methods. 36 Vibrio cholerae О1 strains from the Rostov-on-Don Research Anti-Plague Institute collection have been utilized. DNA sequencing was conducted on the MiSeq platform (Illumina); gene identification and analysis was carried out by means of BioEdit 7.2.5, BLASTN 2.2.29, BLASTP, MEGA 7, Vector NTI Advance 11 software programs. Results and conclusions. The data obtained confirmed Cef to be rather conserved in choleragenic strains (carrying cholera toxin genes ctxAB as a part of genome-integrated CTX prophage): all of them shared closely related prototype alleles cefС or cefЕ1. The Е1 allele was also revealed in ctxAB– strains carrying the pre-CTX prophage and in a single strain lacking both prophages. In the rest of CTX–/pre-CTX– V. cholerae four novel cef variants, that were not previously described, have been identified, two of which (E2 and E3), belonging to the Russian isolates, appeared to be unique, while for the two others absolute homologues were found in NCBI. In this connection several strains which caused severe cholera-like diseases in humans were placed in the group of cefЕ4 host strains. Since Cef is one of pathogenicity/persistence factors of cholera vibrios, we presume that conservation of its altered variants in the course of natural selection embodies a certain biological sense in respect of possible acquisition of qualities, significant for realization of both pathogenic and persistence potential.

Vibrio choleraCHO cell elongating factorбиоинформационный анализаллели гена cefпатогенетический потенциалперсистенцияVibrio choleraeCHO cell elongating factorbioinformatics analysisgene allelespathogenic potentialpersistenceReferencesМонахова Е.В. Стратегия вирулентности холерных вибрионов и пути ее реализации. Пробл. особо опасных инф. 2013; 4:60–8.Monakhova E.V. [Cholera vibrio virulence strategy and ways of its realization]. Probl. Osobo Opasn. Infek. 2013; 4:60–8.Монахова Е.В., Писанов Р.В., Мазрухо А.Б., Маркина О.В., Алексеева Л.П. Свойства Cef (CHO cell elongating factor) холерных вибрионов: биоинформационный анализ и экспериментальные данные. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2012; 2:10–4.Monakhova E.V., Pisanov R.V., Mazrukho A.B., Markina O.V., Alekseeva L.P. [Characterization of Vibrio cholerae Cef (CHO cell elongating factor): bioinformatics analysis and experimental data]. Mol. Genet. Mikrobiol. Virusol. 2012; 2:10–4.Писанов Р.В., Монахова Е.В., Шалу О.А. Точковая мутация в гене cef (CHO cell elongating factor) Vibrio cholerae O139 приводит к изменению субстратной специфичности его продукта. Генетика. 2012; 48(2):275–9.Pisanov R.V., Monakhova E.V., Shalu O.A. [Point mutation in Vibrio cholerae O139 cef (CHO cell elongating factor) gene alters the substrate specificity of its product]. Genetika. 2012; 48(2):245–8.Islam A., Labbate M., Djordjevic S.P., Alam M., Darling A., Melvold J., Holmes A.J., Johura F.T., Cravioto A., Charles I.G., Stokes H.W. Indigenous Vibrio cholerae strains from a non-endemic region are pathogenic. Open Biol. 2013; 3:120181. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3603452. DOI: 10.1098/rsob.120181.Islam A., Labbate M., Djordjevic S.P., Alam M., Darling A., Melvold J., Holmes A.J., Johura F.T., Cravioto A., Charles I.G., Stokes H.W. Indigenous Vibrio cholerae strains from a non-endemic region are pathogenic. Open Biol. 2013; 3:120181. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3603452. DOI: 10.1098/rsob.120181.Lugo M.R., Merrill A.R. The father, son and cholix toxin: the third member of the DT group mono-ADP-ribosyltransferase toxin family. Toxins (Basel). 2015; 7(8):2757–72. DOI: 10.3390/toxins7082757.Lugo M.R., Merrill A.R. The father, son and cholix toxin: the third member of the DT group mono-ADP-ribosyltransferase toxin family. Toxins (Basel). 2015; 7(8):2757–72. DOI: 10.3390/toxins7082757.McCardell B.A., Kothary M.H., Hall R.N., Sathyamoorthy V. Identification of a CHO-elongating factor produced by Vibrio cholerae O1. Microb. Pathog. 2000; 29(1):1–8. DOI: 10.1006/mpat.2000.0361.McCardell B.A., Kothary M.H., Hall R.N., Sathyamoorthy V. Identification of a CHO-elongating factor produced by Vibrio cholerae O1. Microb. Pathog. 2000; 29(1):1–8. DOI: 10.1006/mpat.2000.0361.McCardell B.A., Sathyamoorthy V., Michalski J., Lavu S., Kothary M., Livezey J., Kaper J.B., Hall R. Cloning, expression and characterization of the CHO cell elongating factor (Cef) from Vibrio cholerae O1. Microb. Pathog. 2002; 32(4):165–72. DOI: 10.1006/mpat.2001.0492.McCardell B.A., Sathyamoorthy V., Michalski J., Lavu S., Kothary M., Livezey J., Kaper J.B., Hall R. Cloning, expression and characterization of the CHO cell elongating factor (Cef) from Vibrio cholerae O1. Microb. Pathog. 2002; 32(4):165–72. DOI: 10.1006/mpat.2001.0492.Osama A., Gan H.M., The C.S., Yap K.P., Thong K.L. Genome sequence and comparative genomics analysis of a Vibrio cholerae O1 strain isolated from a cholera patient in Malaysia. J. Bacteriol. 2012; 194(24):6933. DOI: 10.1128/JB.01832-12.Osama A., Gan H.M., The C.S., Yap K.P., Thong K.L. Genome sequence and comparative genomics analysis of a Vibrio cholerae O1 strain isolated from a cholera patient in Malaysia. J. Bacteriol. 2012; 194(24):6933. DOI: 10.1128/JB.01832-12.Saha P.K., Koley H., Mukhopadhyay A.K., Bhattacharya S.R., Nair G.B., RamaKrishnan S.T., Takeda Y. Nontoxigenic Vibrio cholerae O1 serotype Inaba biotype El Tor associated with a cluster of cases of cholera in Southern India. J. Clin. Microbiol. 1996; 34(5):1114–7.Saha P.K., Koley H., Mukhopadhyay A.K., Bhattacharya S.R., Nair G.B., RamaKrishnan S.T., Takeda Y. Nontoxigenic Vibrio cholerae O1 serotype Inaba biotype El Tor associated with a cluster of cases of cholera in Southern India. J. Clin. Microbiol. 1996; 34(5):1114–7.Vezzulli L., Pruzzo C., Huq A., Colwell R.R. Environmental reservoirs of Vibrio cholerae and their role in cholera. Environ. Microbiol. Rep. 2010; 2(1):27–3. DOI: 10.1111/j.1758-2229.2009.00128.x.Vezzulli L., Pruzzo C., Huq A., Colwell R.R. Environmental reservoirs of Vibrio cholerae and their role in cholera. Environ. Microbiol. Rep. 2010; 2(1):27–3. DOI: 10.1111/j.1758-2229.2009.00128.x.

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