Вариабельность генов omp25 и omp2a у штаммов бруцелл различного таксономического положения

Цель исследования – выявление структурных отличий в генах бруцелл omp25 и omp2a, позволяющих определять их таксономическое положение.

Материалы и методы. Объектами исследования служили нуклеотидные последовательности полных геномов 48 штаммов бруцелл, представленных в базе данных GenBank NCBI. Для оценки гомологии последовательностей использовали алгоритм BLAST и программу MEGA 11.

Результаты и обсуждение. У 13 видов бруцелл и Brucella spp. с неустановленной видовой принадлежностью воспроизведены in silico рестрикционные профили HindIII, EcoRV и EcoRI, AluI участков генома, включающих соответственно гены omp25 и оmp2a, фланкированные праймерами 25А-25B и 2AB-2AA. В гене omp25 выявлено 11 несинонимичных и 24 синонимичные мутации; две делеции: ∆103–108 п.н. – у В. nosferati, ∆562–597 п.н. – у В. ovis; вставка ACT после 585 п.н. – у В. vulpis. Вариабельность гена omp2a у изученных штаммов бруцелл была значительно выше. Выявлены 138 SNPs, из них 60 приводят к замене аминокислот, две формируют стоп-кодоны, дополнительно одна делеция ∆424–561 п.н. – у В. abortus 1, 2, 4-го биоваров. Единичные мутации в генах omp2a и omp25 имели как групповую специфичность – для нескольких видов, так и уникальную – для определенного вида или биовара патогена. Аллельные профили генов omp25 и omp2a обладают большей разрешающей способностью, чем изученные их рестрикционные профили. Выявленные изменения в структуре генов omp25 и omp2a коррелируют с циркуляцией отдельных видов и биоваров бруцелл в организме определенных носителей. В указанных генах показано наличие делеций, вставок и единичных полиморфных нуклеотидов, специфичных для видов, групп видов и в ряде случаев – биоваров патогена.

1. LPSN (List of Procariotic names with Standing in Nomenclature). [Электронный ресурс]. URL: https://lpsn.dsmz.de/search?word=Brucella (дата обращения 20.09.2023).

2. Eisenberg T., Hamann H.-P., Kaim U., Schlez K., Seeger H., Schauerte N., Melzer F., Tomaso H., Scholz H.C., Koylass M.S., Whatmore A.M., Zschöck M. Isolation of potentially novel Brucella spp. from frogs. Appl. Environ. Microbiol. 2012; 78(10):3753–5. DOI: 10.1128/AEM.07509-11.

3. Fischer D., Lorenz N., Heuser W., Kämpfer P., Scholz H.C., Lierz M. Abscesses associated with a Brucella inopinata-like bacterium in a big-eyed tree frog (Leptopelis vermiculatus). J. Zoo Wildl. Med. 2012; 43(3):625–8. DOI: 10.1638/2011-0005R2.1.

4. Whatmore A.M., Dale E.-J., Stubberfield E., Muchowski J., Koylass M., Dawson C., Gopaul K.K., Perrett L.L., Jones M., Lawrie A. Isolation of Brucella from a White’s tree frog (Litoria caerulea). JMM Case Rep. 2015; 2(1). DOI: 10.1099/jmmcr.0.000017.

5. Soler-Lloréns P.F., Quance C.R., Lawhon S.D., Stuber T.P., Edwards J.F., Ficht T.A., Robbe-Austerman S., O’Callaghan D., KerielA. A Brucella spp. isolate from a Pac-Man frog (Ceratophrys ornata) reveals characteristics departing from classical brucellae. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2016; 6:116. DOI: 10.3389/fcimb.2016.00116.

6. Hernández-Mora G., Chacón-Díaz C., Moreira-Soto A., Barrantes-Granados O., Suárez-Esquivel M., Viquez-Ruiz E., Barquero-Calvo E., Ruiz-Villalobos N., Hidalgo-Montealegre D., González-Barrientos R., Demeter E.A., Estrella-Morales J., Zúñiga-Pereira A.-M., Quesada-Gómez C., Chaves-Olarte E., Lomonte B., Guzmán-Verri C., Drexler J.F., Moreno E. Virulent Brucella nosferati infecting Desmodus rotundus has emerging potential due to the broad foraging range of its bat host for humans and wild and domestic animals. mSphere. 2023; 8(4):е0006123. DOI: 10.1128/msphere.00061-23.

7. Halling S.M., Peterson-Burch B.D., Bricker B.J., Zuerner R.L., Qing Z., Li L.L., Kapur V., Alt D.P., Olsen S.C. Completion of the genome sequence of Brucella abortus and comparison to the highly similar genomes of Brucella melitensis and Brucella suis. J. Bacteriol. 2005; 187(8):2715–26. DOI: 10.1128/JB.187.8.2715-2726.2005.

8. Rajashekara G., Glasner J.D., Glover D.A., Splitter G.A. Comparative whole-genome hybridization reveals genomic islands in Brucella species. J. Bacteriol. 2004; 186(15): 5040–51. DOI: 10.1128/JB.186.15.5040-5051.2004.

9. Mancilla M. The Brucella genomic islands. In: López-Goñi I., O’Callaghan D., editors. Brucella: Molecular Microbiology and Genomics. Wymondham, UK: Caister Academic Press; 2012. P. 36–57. DOI: 10.21775/9781913652531.

10. Roop R.M. 2nd, Barton I.S., Hopersberger D., Martin D.W. Uncovering the hidden credentials of Brucella virulence. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2021; 85(1):e00021-19. DOI: 10.1128/MMBR.00021-19.

11. Cloeckaert A., Verger J.M., Grayon M., Grépinet O. Restriction site polymorphism of the genes encoding the major 25 kDa and 36 kDa outer-membrane proteins of Brucella. Microbiology (Reading). 1995; 141(Pt. 9):2111–21. DOI: 10.1099/13500872-141-9-2111.

12. Vizcaíno N., Cloeckaert A., Verger J., Grayon M., Fernández-Lago L. DNA polymorphism in the genus Brucella. Microbes Infect. 2000; 2(9):1089–100. DOI: 10.1016/s1286-4579(00)01263-6.

13. García-Yoldi D., Marín C.M., López-Goñi I. Restriction site polymorphisms in the genes encoding new members of group 3 outer membrane protein family of Brucella spp. FEMS Microbiol. Lett. 2005; 245(1):79–84. DOI: 10.1016/j.femsle.2005.02.026.

14. De Massis F., Zilli K., Di Donato G., Nuvoloni R., Pelini S., Sacchini L., D’Alterio N., Di Giannatale E. Distribution of Brucella field strains isolated from livestock, wildlife populations, and humans in Italy from 2007 to 2015. PLoS One. 2019; 14(3):e0213689. DOI: 10.1371/journal.pone.0213689.

15. Осина Н.А., Касьян Ж.А., Касьян И.А., Ляшова О.Ю., Осин А.В. Определение видовой принадлежности штаммов бруцелл из фонда Государственной коллекции патогенных бактерий «Микроб» с помощью амплификационных и рестрикционных технологий. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 4:69–74. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-4-69-74.

16. Вершилова Н.А., Голубева А.А. Бруцеллез в СССР и пути его профилактики. М.: Медицина; 1970. 190 с.