Характеристика и филогенетический анализ штаммов Yersinia pseudotuberculosis из Сарыджазского высокогорного очага в Тянь-Шане

Цель исследования – характеристика и молекулярно-генетическая идентификация штаммов Yersinia pseudotuberculosis, выделенных в Сарыджазском высокогорном очаге Тянь-Шаня.

Материалы и методы. Дифференциацию культур Y. pestis и Y. pseudotuberculosis проводили по чувствительности к диагностическим бактериофагам, подвижности, ферментации мочевины, продукции пестицина. Полногеномное секвенирование выполняли с помощью Ion S5 XL System (Thermo Fischer Scientific). Для обработки данных и сборки последовательностей сырых ридов de novo использовали Ion Torrent Suite software package, 5.12 и Newbler gsAssembler 2.6. Дендрограмму строили методом Maximum Likelihood с применением программы PhyML 3.1.

Результаты и обсуждение. Из смешанных с Y. pestis музейных культур, полученных от сурков в Сарыджазском высокогорном очаге, выделены штаммы Y. pseudotuberculosis. По данным полногеномного SNP-анализа они относятся к филогенетической группе O:3 серовара, широко распространенной по всему миру. Y. pseudotuberculosis часто присутствует в смешанных с Y. pestis культурах, выделяемых от грызунов, что следует учитывать при проведении лабораторной диагностики чумы в природных очагах. 

1. Parkhill J., Wren B.W., Thomson N.R., Titball R.W., Holden M.T., Prentice M.B., Sebaihia M., James K.D., Churcher C., Mungall K.L., Baker S., Basham D., Bentley S.D., Brooks K., CerdeñoTárraga A.M., Chillingworth T., Cronin A., Davies R.M., Davis P., Dougan G., Feltwell T., Hamlin N., Holroyd S., Jagels K., Karlyshev A.V., Leather S., Moule S., Oyston P.C., Quail M., Rutherford K., Simmonds M., Skelton J., Stevens K., Whitehead S., Barrell B.G. Genome sequence of Yersinia pestis, the causative agent of plague. Nature. 2001; 413(6855):523–7. DOI: 10.1038/35097083.

2. 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.

3. Wren B.W. The Yersiniae – a model genus to study the rapid evolution of bacterial pathogens. Nat. Rev. Microbiol. 2003; 1(1):55– 64. DOI: 10.1038/nrmicro730.

4. Chain P.S., Carniel E., Larimer F.W., Lamerdin J., Stoutland P.O., Regala W.M., Georgescu A.M., Vergez L.M., Land M.L., Motin V.L., Brubaker R.R., Fowler J., Hinnebusch J., Marceau M., Medigue C., Simonet M., Chenal-Francisque V., Souza B., Dacheux D., Elliott J.M., Derbise A., Hauser L.J., Garcia E. Insights into the evolution of Yersinia pestis through whole-genome comparison with Yersinia pseudotuberculosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004; 101(38):13826–31. DOI: 10.1073/pnas.0404012101.

5. Reuter S., Connor T.R., Barquist L., Walker D., Feltwell T., Harris S.R., Fookes M., Hall M.E., Petty N.K., Fuchs T.M., Corander J., Dufour M., Ringwood T., Savin C., Bouchier C., Martin L., Miettinen M., Shubin M., Riehm J.M., Laukkanen-Ninios R., Sihvonen L.M., Siitonen A., Skurnik M., Falcão J.P., Fukushima H., Scholz H.C., Prentice M.B., Wren B.W., Parkhill J., Carniel E., Achtman M., McNally A., Thomson N.R. Parallel independent evo- lution of pathogenicity within the genus Yersinia. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2014; 111(18):6768–73. DOI: 10.1073/pnas.1317161111.

6. McNally A., Thomson N.R., Reuter S., Wren B.W. Add, stir and reduce: Yersinia spp. as model bacteria for pathogen evo- lution. Nat. Rev. Microbiol. 2016; 14(3):177–90. DOI: 10.1038/nrmicro.2015.29.

7. Tsubokura M., Aleksić S. A simplified antigenic scheme for serotyping of Yersinia pseudotuberculosis: phenotypic character- ization of reference strains and preparation of O and H factor sera. Contrib. Microbiol. Immunol. 1995; (13):99–105.

8. Gemski O.P., Lazere J.R., Casey T., Wohlhieter J.A. Presence of a virulence-associated plasmid in Yersinia pseudotuberculosis. Infect. Immun. 1980; 28(3):1044–7. DOI: 10.1128/iai.28.3.1044-1047.1980.

9. Gemski P., Lazere J.R., Casey T. Plasmid associated with pathogenicity and calcium dependency of Yersinia enterocolitica. Infect. Immun. 1980; 27(2):682–5. DOI: 10.1128/iai.27.2.682-685.1980.

10. Portnoy D.A., Martinez R.J. Role of a plasmid in the pathogenicity of Yersinia species. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1985; 118:29–51. DOI: 10.1007/978-3-642-70586-1_3.

11. Кутырев В.В., Попов Ю.А., Проценко О.А. Плазмиды патогенности Yersinia pestis. Молекулярная генетика, микробио- логия и вирусология. 1986; 6:3–11.

12. Eroshenko G.A., Nosov N.Y., Krasnov Y.M., Oglodin Y.G., Kukleva L.M., Guseva N.P., Kuznetsov A.A., Abdikarimov S.T., Dzhaparova A.K., Kutyrev V.V. Yersinia pestis strains of ancient phylogenetic branch 0.ANT are widely spread in the high-mountain plague foci of Kyrgyzstan. PLoS One. 2017; 12(10):e0187230. DOI: 10.1371/journal.pone.0187230.

13. Kutyrev V.V., Eroshenko G.A., Motin V.L., Nosov N.Y., Krasnov J.M., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Al’hova Zh.V., Oglodin E.G., Guseva N.P. Phylogeny and classification of Yersinia pestis through the lens of strains from the plague foci of Commonwealth of Independent States. Front. Microbiol. 2018; 9:1106. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01106.

14. Ерошенко Г.А., Джапарова А.К., Оглодин Е.Г., Альхова Ж.В., Куклева Л.М., Кузнецов А.А., Краснов Я.М., Абдикаримов С.Т., Кутырев В.В. Филогеография штаммов Yersinia pestis вет- ви 0.ANT, выделенных в Тянь-Шане и Памиро-Алае в XX–XXI веках. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 1:76–84. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-76-84.

15. Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика особо опасных инфекционных болезней. Практическое руководство. М.: ЗАО «Шико»; 2013. 560 с.

16. Platonov M.E., Blouin Y., Evseeva V.V., Afanas'ev M.V., Pourcel C., Balakhonov S.V., Vergnaud G., Anisimov A.P. Draft genome sequences of five Yersinia pseudotuberculosis ST19 isolates and one isolate variant. Genome Announc. 2013; 1(2):e0012213. DOI: 10.1128/genomeA.00122-13.