Epidemiology and Infectious DiseasesEpidemiology and Infectious DiseasesЭпидемиология и инфекционные болезни3034-20073034-2015Eco-Vector4078110.17816/EID40781ArticlesСтатьиResearch ArticleComparative analysis of the genome regions associated with virulence in original classic and El Tor Biovars of Vibrio cholerae strainsСравнительный анализ участков генома, связанных с вирулентностью, у природных штаммов Vibrio cholerae классического и Эль Тор-биоваровKul’shanT. A.КульшаньТатьяна Алексеевна

канд. мед. наук, науч. сотр.

rusrapi@microbe.ruCheldyshovaN. B.ЧелдышоваНадежда Борисовна

канд. мед. наук, ст. науч. сотр

GusevaN. P.ГусеваНаталья Петровна

канд. биол. наук, ст. науч. сотр

rusrapi@microbe.ruSmirnovaN. I.СмирноваНина Ивановна

д-р биол. наук, проф., зав. отд. микробиологии

rusrapi@microbe.ruRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»15042014192NO2 (2014)№2 (2014)263323072020Copyright ©; 2014, Eco-vectorCopyright ©; 2014, ООО "Эко-вектор"2014Eco-vectorООО "Эко-вектор"https://rjeid.com/1560-9529/article/view/40781

The comparative analysis of the genome regions associated with virulence in various V. cholerae strains: classical biovar, as well as typical and genetically altered strains of El Tor biovar was performed with the use of PCR assays and fragment sequencing. V. cholerae classical biovar genome was demonstrated to be more stable in comparison with the same in V. cholerae El Tor biovar. Within the genome of El Tor vibrios there were identified extensive variable regions carrying pathogenicity genes. It was also found that unlike classical cholera vibrios, in the V. cholerae El Tor genome there is absent CRISPR-system limiting horizontal transfer of the genes. The obtained data concerning these structural peculiarities of V. cholerae El Tor genome may be used in the delivery of the new generations of gene-diagnostic preparations and for improvement of molecular-epidemiological monitoring in case of cholera.

Методами ПЦР и фрагментарного секвенирования проведен сравнительный анализ участков генома, связанных с вирулентностью, у различных штаммов V. cholerae: классического биовара, а также типичных и генетически измененных штаммов биовара Эль Тор. Показано, что геном V. cholerae классического биовара более стабилен по сравнению с таковым V. cholerae Эль Тор. Установлено присутствие в геноме Эль Тор-вибрионов протяженных вариабельных участков, несущих гены патогенности. Обнаружено также, что в отличие от классических холерных вибрионов в геноме возбудителя холеры Эль Тор отсутствует CRISPR-система, ограничивающая горизонтальный перенос генов. Выявленные особенности структуры генома V. cholerae Эль Тор могут быть использованы для разработки нового поколения генодиагностических препаратов, а также для совершенствования молекулярно-эпидемиологического мониторинга при холере.

cholera agentpathogenicity genesgenome variabilityCRISPR-systemвозбудитель холерыгены патогенностивариабельность геномаCRISPR-системаЛомов Ю.М., Москвитина Э.А., Арешина О.А., Адаменко О.Л. Оценка эпидемиологической обстановки по холере в мире в современный период. Прогноз. Проблемы особо опасных инфекций. 2011; 1 (107): 16-9.Методические указания (МУ) 1.3.2569-09 «Организация работы лабораторий, использующих методы амплификации нуклеиновых кислот при работе с материалом, содержащим микроорганизмы I-IV групп патогенности». М; 2010.Миронова Л.В., Балахонов С.В., Урбанович Л.Я., Кожевникова А.С. и др. Молекулярно-генетический анализ эпидемически опасных штаммов Vibrio cholerae Eltor, изолированных в Сибирском и Дальневосточном регионах России. Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 2012; 2: 13 - 20.Москвитина Э.А., Мазрухо А.Б., Адаменко О.Л., Кругликов В.Д. Холера в начале XXI века. Прогноз на глобальном уровне. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; 1 (111): 11-16.Подшивалова М.В., Захарова И.Б., Викторов Д.В., Алексеев В.В. Распространенность интегронов класса I и SXT-элементов в изолятах Vibrio cholerae, выделенных на территории Волгоградской области. В кн.: Холера и патогенные для человека вибрионы: Материалы проблемной комиссии. Ростов-н/Д; 2007; 20: 105-8.Пугач К.С., Лопатина А.В., Северинов К.С. CRISPR-системы адаптивного иммунитета прокариот. Молекулярная биология. 2012; 46 (2): 195-203.Савельев В.Н., Савельева И.В., Бабенышев Б.В., Куличенко A.Н. Эволюция возбудителя и клинико-эпидемиологические особенности современной холеры Эль-Тор. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2012; 5: 31-5.Смирнова Н.И., Заднова С.П., Шашкова А.В., Кутырев B.В. Вариабельность генома измененных вариантов Vibrio cholerae биовара Эль Тор, завезенных на территорию России в современный период. Молекулярная генететика, микробиология и вирусология. 2011; 4: 11-8.Смирнова Н.И., Кутырев В.В. Эволюция возбудителя холеры. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2004; 4: 3-13.Шашкова А.В., Горяев А.А., Смирнова Н.И. Строение и функциональная роль CRISPR-системы бактерий. Проблемы особо опасных инфекций. 2011; 2 (108): 49-52.Borkakoty B., Biswas D., Devi U. et al. Emergence of classical ctxB genotype 1 and tetracycline resistant strains of Vibrio cholerae O1 El Tor in Assam, India. Trans. Roy. Soc. Trop. Med. Hyg. 2012; 106 (6): 382-6.Burras V., Quezada-Calvillo R., Marrero J. et al. SXT-related integrating conjugative element in New World Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72 (4): 3054-7.Chakraborti S., Mukhopadhyay A.K., Bhadra R.K. et al. Virulence genes in environmental strains of Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 2000: 66 (9) 4022-8.Chakraborty S., Waise T.M.Z., Hassan F. et al. Assessement of the evolutionary origin and possibility of CRISPR-Cas (CASS) mediated RNA interference pathway in Vibrio cholera O395. In Silico Biol. 2009; 9 (4): 245-54.Dziejman M., Balon E., Boydet D. et al. Comparative genomic analysis of Vibrio cholerae: genes that correlate with cholera endemic and pandemic disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99: 1556-61.Faruque S.M., Mekalanos J.J. Phage-bacterial interactions in the evolution of toxigenic Vibrio cholerae. Review. 2012; 3 (7): 1-10.Halder K., Das B., Nair B. et al. Molecular evidence favouring step-wise evolution of Mozambique Vibrio cholera O1 El Tor hybrid strain. Microbiology. 2010; 156: 99-107.Makarova K.S., Aravind L., Grishin N.V. et al. A DNA repair system specific for thermophilisarchaea and bacteria predicted by genomic context analysis. Nucl. Acids Res. 2009; 30: 482-96.Morita M., Ohnishi M., Arakawa E. et al. Development and validation of a mismatch amplification mutation PCR assay to monitor the dissemination of an emerging variant of Vibrio cholerae O1 biotype El Tor. Microbiol. and Immunol. 2008; 52 (6): 314-7.Murphy R.A., Boyd E.F. Three pathogenicity islands of Vibrio cholerae can excise from the chromosome and form circular intermediates. J. Bacteriol. 2008; 190 (2): 636-47.Mutreja A., Thomson N.R., Connor T.R. et al. Evidence for several waves of global transmission in the seventh cholera pandemic. Nature. 2011; 477: 462-5.Nair G.B., Qadri F., Holmgren J., Svennerholm A.M. et al. Cholera due to altered El Tor strains of Vibrio cholerae O1 in Bangladesh. J. Clin. Microbiol. 2006; 44: 4211-3.Nair G.B., Faruque S.M., Bhuiyan N.A. et al. New Variants of Vibrio cholerae O1 biotype El Tor with attributes of the classical biotype from hospitalized patients with acute diarrhea in Bangladesh. J. Clin. Microbiol. 2002; 40 (9): 3296-9.O’Shea Y.A., Finnan S., Reen F.J. et al. The Vibrio seventh pandemic island-II is a 26,9 kb genomic island present in Vibrio cholerae El Tor and O139 serogroup isolates that shows homology to a 43,4 kb genomic island in V. vulnificus. Microbiology. 2004; 150: 4053-63.