Эволюция и географическое распространение Brucella melitensis генетической линии II на территории Российской Федерации

Цель работы – филогеографический и эволюционный анализ штаммов Brucella melitensis генетической линии II, выделенных на территории Российской Федерации, в контексте изучения глобальной популяции вида.

Материалы и методы. В исследовании использовали 282 штамма B. melitensis из коллекции патогенных микроорганизмов ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора. Полногеномное секвенирование осуществляли с помощью секвенатора DNBSEQ G50RS (MGI, Китай) с использованием набора реагентов MGIEasy FAST FS DNA Library Prep Set V2.1 (MGI, Китай) по стандартному протоколу. Эволюционный и филогеографический анализ проводили на базе программного пакета BEAST v2.7.5.

Результаты и обсуждение. Установлено, что штаммы B. melitensis в Российской Федерации принадлежат к четырем субгенотипам генетической линии II, дивергировавшей предположительно в XVI в.: IIb, IIg, IIh и IIi. Единичные случаи выявления в России изолятов субгенотипов IIb и IIg указывают на завоз инфекции из стран Ближнего Востока. Субгенотип IIh распространен в Сибири, Монголии, Китае и Казахстане. Варианты наиболее представительного и генетически гетерогенного субгенотипа IIi циркулируют на обширной территории от Северного Кавказа до Северного Китая и, как правило, выделяются в ходе эпидемиологических расследований вспышек бруцеллеза в европейской части страны. Полученные результаты указывают на перспективу использования полногеномного SNP-анализа как эффективного инструмента для своевременного выявления неэндемичных или атипичных вариантов возбудителя бруцеллеза в ходе геномного профилирования отдельных регионов.

1. Laine C.G., Johnson V.E., Scott H.M., Arenas-Gamboa A.M. Global estimate of human brucellosis incidence. Emerg. Infect. Dis. 2023; 29(9):1789–97. DOI: 10.3201/eid2909.230052.

2. Genus Brucella. [Электронный ресурс]. URL: https://lpsn.dsmz.de/genus/brucella (дата обращения: 07.07.2025).

3. Moreno E., Middlebrook E.A., Altamirano-Silva P., Al Dahouk S., Araj G.F., Arce-Gorvel V., Arenas-Gamboa Á., Ariza J., Barquero-Calvo E., Battelli G., Bertu W.J., Blasco J.M., Bosilkovski M., Cadmus S., Caswell C.C., Celli J., Chacón-Díaz C., Chaves-Olarte E., Comerci D.J., Conde-Álvarez R., Cook E., Cravero S., Dadar M., De Boelle X., De Massis F., Díaz R., Escobar G.I., Fernández-Lago L., Ficht T.A., Foster J.T., Garin-Bastuji B., Godfroid J., Gorvel J.P., Güler L., Erdenliğ-Gürbilek S., Gusi A.M., Guzmán-Verri C., Hai J., Hernández-Mora G., Iriarte M., Jacob N.R., Keriel A., Khames M., Köhler S., Letesson J.J., Loperena-Barber M., López-Goñi I., McGiven J., Melzer F., Mora-Cartin R., Moran-Gilad J., Muñoz P.M., Neubauer H., O’Callaghan D., Ocholi R., Oñate Á., Pandey P., Pappas G., Pembroke J.T., Roop M., Ruiz-Villalonos N., Ryan M.P., Salcedo S.P., Salvador-Bescós M., Sangari F.J., de Lima Santos R., Seimenis A., Splitter G., Suárez-Esquivel M., Tabbaa D., Trangoni M.D., Tsolis R.M., Vizcaíno N., Wareth G., Welburn S.C., Whatmore A., Zúñiga-Ripa A., Moriyón I. If you’re not confused, you’re not paying attention: Ochrobactrum is not Brucella. J. Clin. Microbiol. 2023; 61(8):e0043823. DOI: 10.1128/jcm.00438-23.

4. Ющук Н.Д., Венгеров Ю.Я., редакторы. Инфекционные болезни: национальное руководство. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2021. 1104 с. ISBN 978-5-9704-6122-8.

5. Kolo F.B., Adesiyun A.A., Fasina F.O., Katsande C.T., Dogonyaro B.B., Potts A., Matle I., Gelaw A.K., van Heerden H. Seroprevalence and characterization of Brucella species in cattle slaughtered at Gauteng abattoirs, South Africa. Vet. Med. Sci. 2019; 5(4):545–55. DOI: 10.1002/vms3.190.

6. Al Dahouk S., Flèche P.L., Nöckler K., Jacques I., Grayon M., Scholz H.C., Tomaso H., Vergnaud G., Neubauer H. Evaluation of Brucella MLVA typing for human brucellosis. J. Microbiol. Methods. 2007; 69(1):137–45. DOI: 10.1016/j.mimet.2006.12.015.

7. Whatmore A.M., Perrett L.L., MacMillan A.P. Characterisation of the genetic diversity of Brucella by multilocus sequencing. BMC Microbiol. 2007; 7:34. DOI: 10.1186/1471-2180-7-34.

8. Zhu L., Zhang C., Liang C., Peng L., Yan H., Liang X., Xu Y. Molecular epidemiological characteristics of osteoarthritis-associated Brucella melitensis in China: evidence from whole-genome sequencing-based analysis. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2024; 23(1):18. DOI: 10.1186/s12941-024-00671-w.

9. Li Y., Yu Y., Zhao J., Ding S., Zhang G., Yu X., Kou Z. Molecular epidemiological study of a human brucellosis outbreak – Weihai City, Shandong Province, China, 2022. China CDC Wkly. 2024; 6(12):230–4. DOI: 10.46234/ccdcw2024.046.

10. Whatmore A.M., Koylass M.S., Muchowski J., Edwards-Smallbone J., Gopaul K.K., Perrett L.L. Extended multilocus sequence analysis to describe the global population structure of the genus Brucella: phylogeography and relationship to biovars. Front. Microbiol. 2016; 7:2049. DOI: 10.3389/fmicb.2016.02049.

11. Mazwi K.D., Lekota K.E., Glover B.A., Kolo F.B., Hassim A., Rossouw J., Jonker A., Wojno J.M., Profiti G., Martelli P.L., Casadio R., Zilli K., Janowicz A., Marotta F., Garofolo G., van Heerden H. Whole genome sequence analysis of Brucella spp. from human, livestock, and wildlife in South Africa. J. Microbiol. 2024; 62(9):759–73. DOI: 10.1007/s12275-024-00155-8.

12. Tan K.K., Tan Y.C., Chang L.Y., Lee K.W., Nore S.S., Yee W.Y., Mat Isa M.N., Jafar F.L., Hoh C.C., AbuBakar S. Full genome SNP-based phylogenetic analysis reveals the origin and global spread of Brucella melitensis. BMC Genomics. 2015; 16(1):93. DOI: 10.1186/s12864-015-1294-x.

13. Pisarenko S.V., Kovalev D.A., Volynkina A.S., Ponomarenko D.G., Rusanova D.V., Zharinova N.V., Khachaturova A.A., Tokareva L.E., Khvoynova I.G., Kulichenko A.N. Global evolution and phylogeography of Brucella melitensis strains. BMC Genomics. 2018; 19(1):353. DOI: 10.1186/s12864-018-4762-2.

14. Prjibelski A., Antipov D., Meleshko D., Lapidus A., Korobeynikov A. Using SPAdes de novo assembler. Curr. Protoc. Bioinformatics. 2020; 70(1):e102. DOI: 10.1002/cpbi.102.

15. Mikheenko A., Prjibelski A., Saveliev V., Antipov D., Gurevich A. Versatile genome assembly evaluation with QUASTLG. Bioinformatics. 2018; 34(13):i142-i150. DOI: 10.1093/bioinformatics/bty266.

16. Tanizawa Y., Fujisawa T., Nakamura Y. DFAST: a flexible prokaryotic genome annotation pipeline for faster genome publication. Bioinformatics. 2018; 34(6):1037–9. DOI: 10.1093/ bioinformatics/btx713.

17. Bouckaert R., Vaughan T.G., Barido-Sottani J., Duchêne S., Fourment M., Gavryushkina A., Heled J., Jones G., Kühnert D., De Maio N., Matschiner M., Mendes F.K., Müller N.F., Ogilvie H.A., du Plessis L., Popinga A., Rambaut A., Rasmussen D., Siveroni I., Suchard M.A., Wu C.H., Xie D., Zhang C., Stadler T., Drummond A.J. BEAST 2.5: An advanced software platform for Bayesian evolutionary analysis. PLoS Comput. Biol. 2019; 15(4):e1006650. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1006650.

18. Bertels F., Silander O.K., Pachkov M., Rainey P.B., van Nimwegen E. Automated reconstruction of whole-genome phylogenies from short-sequence reads. Mol. Boil. Evol. 2014; 31(5):1077–88. DOI: 10.1093/molbev/msu088.

19. Darriba D., Posada D., Kozlov A.M., Stamatakis A., Morel B., Flouri T. ModelTest-NG: a new and scalable tool for the selection of DNA and protein evolutionary models. Mol. Biol. Evol. 2020; 37(1):291–4. DOI: 10.1093/molbev/msz189.

20. Luo A., Qiao H., Zhang Y., Shi W., Ho S.Y., Xu W., Zhang A., Zhu C. Performance of criteria for selecting evolutionary models in phylogenetics: a comprehensive study based on simulated datasets. BMC Evol. Biol. 2010; 10:242. DOI: 10.1186/1471-2148-10-242.

21. Molecular evolution, phylogenetics and epidemiology. [Электронный ресурс]. URL: http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree (дата обращения: 07.07.2025).

22. Johansen T.B., Scheffer L., Jensen V.K., Bohlin J., Feruglio S.L. Whole-genome sequencing and antimicrobial resistance in Brucella melitensis from a Norwegian perspective. Sci. Rep. 2018; 8(1):8538. DOI: 10.1038/s41598-018-26906-3.

23. Gao S., Peng R., Zeng Z., Zhai J., Yang M., Liu X., Sharav T., Chen Z. Risk transboundary transmission areas and driving factors of brucellosis along the borders between China and Mongolia. Travel Med. Infect. Dis. 2023; 56:102648. DOI: 10.1016/j.tmaid.2023.102648.