Сергей Олегович Водопьянов, д. м. н., главный научный сотрудник
ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»
лаборатория микробиологии холеры и других кишечных инфекций
344002
ул. М. Горького, д. 117/40
Ростов-на-Дону
Sergey O. Vodopyanov, Dr. Sci. (Med.), Chief Researcher
Laboratory of Microbiology of Cholera and Other Intestinal Infections
344002
117/40 Maxim Gorky Street
Rostov-on-Don
Алексей Сергеевич Водопьянов, к. м. н., ведущий научный сотрудник
ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»
лаборатория молекулярной биологии природно-очаговых и зоонозных инфекций
344002
ул. М. Горького, д. 117/40
Ростов-на-Дону
Alexey S. Vodopyanov, Cand. Sci. (Med.), Leading Researcher
Laboratory of Molecular Biology of Naturally Occurring and Zoonotic Infections
344002
117/40 Maxim Gorky Street
Rostov-on-Don
Игорь Павлович Олейников, научный сотрудник
ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»
лаборатория микробиологии холеры и других кишечных инфекций
344002
ул. М. Горького, д. 117/40
Ростов-на-Дону
Igor P. Oleynikov, Researcher
Laboratory of Microbiology of Cholera and Other Intestinal Infections
344002
117/40 Maxim Gorky Street
Rostov-on-Don
Елена Владимировна Монахова, д. б. н., главный научный сотрудник
ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт»
лаборатория микробиологии холеры и других кишечных инфекций
344002
ул. М. Горького, д. 117/40
Ростов-на-Дону
Elena V. Monakhova, Dr. Sci. (Biol.), Chief Researcher
Laboratory of Microbiology of Cholera and Other Intestinal Infections
344002
117/40 Maxim Gorky Street
Rostov-on-Don
Введение. Современный этап седьмой пандемии холеры характеризуется возникновением новых геновариантов Vibrio cholerae, постепенно вытесняющих своих предшественников и занимающих доминирующую позицию в этиологии заболевания. Определение их эпидемического потенциала с помощью идентификации целого ряда генетических маркеров непригодно для оперативного анализа. Поэтому актуальной представляется разработка способа дифференциации возбудителей, основанного на ПЦР-детекции ограниченного числа маркеров. Цели исследования: создание на основе биоинформационного анализа базы данных полногеномных сиквенсов V. cholerae, содержащих разные аллели генов cheA3 (VCA1095) и rtxA, и разработка простой и информативной схемы типирования токсигенных вибрионов. Материалы и методы. Для анализа использовали полученные из базы NCBI результаты полногеномного секвенирования 3309 штаммов холерных вибрионов, выделенных в период 1962–2021 гг. Программное обеспечение разрабатывали на языке Java. Результаты. Биоинформационный анализ базы полногеномных сиквенсов V. cholerae, включающей 3309 геномов штаммов третьей волны, позволил разделить их на три группы – «предгаитянскую», «гаитянскую» и «постгаитянскую». Все содержали аллели генов токсин-корегулируемых пилей tcpACIRS101 и цитотоксина MARTX rtxA4 с null-мутацией, обусловившей формирование преждевременного стоп-кодона. Однако у «предгаитянских» штаммов всегда выявлялся ген субъединицы В холерного токсина классического типа ctxB1 и прототипный ген гистидинкиназы cheA3 (VCA1095), который в ПЦР образовал ампликон длиной 95 п.н. и был обозначен как VCA1095-95. У «гаитянских» штаммов в этом гене произошла делеция 8 п. н., и ПЦР-ампликон укоротился до 87 п. н. (VCA1095-87). Выявлено его обязательное сочетание с аллелем ctxB7. «Постгаитянские» штаммы содержали еще более укороченный аллель rtxA4a за счет делеции 60 п. н. в проксимальной части. Заключение. Поскольку анализ большого числа геномов выявил строгие корреляции между присутствием определенных аллелей в каждой группе, мы сочли возможным для оперативного анализа использовать всего два маркера – аллели генов cheA3 и rtxA. Схема типирования, основанная на их ПЦР-детекции, в дальнейшем может быть применена для ускоренного определения эпидемического потенциала свежевыделенных культур.
Introduction: The current stage of the seventh cholera pandemic is characterized by the emergence of novel Vibrio cholerae gene variants, gradually replacing their predecessors and occupying a dominant position in the etiology of the disease. Determining their epidemic potential by identifying the number of genetic markers is unsuitable for operational analysis. Thus, the development of a method for differentiating pathogens based on PCR detection of a limited number of markers seemsrelevant. Objective: To create a database of whole genome V. cholerae sequences containing different alleles of cheA3 (VCA1095) and rtxA genes based on bioinformatics analysis data and to elaborate a simple and informative toxigenic vibrio typing scheme. Materials and methods: The NCBI database-extracted results of whole genome sequencing of 3,309 strains of Vibrio cholerae isolated in 1962–2021 were used for the analysis. The software was developed in Java. Results: The bioinformatics analysis of the database of whole genome V. cholerae sequences, including 3,309 genomes of third wave strains, enabled us to divide them into three groups: “pre-Haitian”, “Haitian”, and “post-Haitian”. All of them contained alleles of the genes of toxin-co-regulated tcpACIRS101 pili and the MARTX rtxA4 cytotoxin with a null mutation that caused a premature stop codon. However, in the “pre-Haitian” strains, the gene of the cholera toxin subunit B of the classical ctxB1 type and the prototype gene of histidine kinase cheA3 (VCA1095) were always detected, which in PCR formed a 95 bp long amplicon and was designated as VCA1095-95. In the “Haitian” strains, a deletion of 8 bp occurred in this gene, and the PCR amplicon was shortened to 87 bp (VCA1095-87). Its mandatory combination with the ctxB7 allele was revealed. The “post-Haitian” strains contained an even shorter rtxA4a allele due to the deletion of 60 bp in the proximal part. Conclusion: Since the analysis of a large number of genomes revealed strict correlations between certain alleles in each group, we consider it possible to use only two markers for operational analysis, i.e. alleles of the cheA3 and rtxA genes. The typing scheme based on their PCR detection can be used to facilitate determination of the epidemic potential of newly isolated cultures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.