CC BY
63
образ Жизни. Экология
© киселёв д.о., джиоев ю.п., парамонов а.и., букин ю.с., козлова и.в., ткачев с.е., борисенко а.ю., сунцова о.в., ДОРОЩЕНКО Е.К., ЛИСАК о.в., Ляпунов А.в., ЗЛоБИн в.И. - 2015 УДК: 616.988.25-002.954.2
филогенетическая структура и характеристики эволюционных возрастов штаммов сибирского и дальневосточного генотипов вируса клещевого энцефалита в природных экосистемах Евразии
Дмитрий Олегович Киселёв1, Юрий Павлович Джиоев 1-2, Алексей Игоревич Парамонов2, Юрий Сергеевич Букин3, Ирина Валерьевна Козлова2, Сергей Евгеньевич Ткачев4, Андрей Юрьевич Борисенко1, Ольга Владимировна Сунцова2, Елена Константиновна Дорощенко2, Оксана Васильевна Лисак2, Александр Викторович Ляпунов2, Владимир Игоревич Злобин1 ('Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.В. Малов, НИИ Биомедицинских технологий, директор - д.м.н., проф. акад. РАН В.И. Злобин; 2Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск, и.о. директора - д.м.н., проф. Л.В. Рычкова; 3Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, директор - акад. РАН, д.б.н., проф. М.А. Грачев; 4Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирск, директор - акад. РАН, д.б.н., проф. В.В. Власов)
Резюме. В работе демонстрируются возможности современных биоинформационных подходов в исследовании молекулярной эпидемиологии и эволюции вируса клещевого энцефалита (ВКЭ). С помощью программ MEGA, GenGIS и BEAST получена новая информация относительно филогении и филогеографии возбудителя. Результаты исследования свидетельствуют, что ареал сибирского генотипа ВКЭ охватывает регионы Сибири и Восточной Европы. Внутри сибирского и дальневосточного генотипов штаммы подразделились на три стации - восточносибирский, западно-сибирский, восточноевропейский, а также дальневосточный (Дальний Восток России), китайский и японский, соответственно. По эволюционному возрасту наиболее древними являются штаммы сибирского генотипа, приблизительно 1324 лет назад они сформировали отдельную эволюционную ветвь, а современные штаммы дальневосточного генотипа - около 1136 лет назад.
Ключевые слова: вирус клещевого энцефалита, сибирский генотип, дальневосточный генотип, молекулярная эпидемиология, филогенетический и филогеографический анализ.
pHYLOGENETIC STRUCTURE AND AGE CHARACTERISTICS OF STRAINS OF SIBERIAN AND FAR-EASTERN TICK-BORNE encephalitis vIRUS GENOTYpES IN ECOSYSTEMS OF NORTHERN EURASIA
D.O. Kiselev1, Yu.P. Dzhioev1,2, A.I. Paramonov2, Yu.S. Bukin3,1.V. Kozlova2, S.E. Tkachev4, A.Yu. Borisenko1, O.V. Suntsova2, E.K. Doroshchenko2, O.V. Lisak2, A.V. Lyapunov2, V.I. Zlobin1 (Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia; 2Scientific Center for Problems of Family Health and Human Reproduction, Irkutsk, Russia; 3Limnological Institute, Irkutsk, Russia; 4Institute of Chemical Biology and
Fundamental Medicine, Novosibirsk, Russia)
Summary. The work demonstrates the possibilities of modern bioinformatics approaches in the study of molecular epidemiology and evolution of the virus of tick-borne encephalitis (TBE). With the program MEGA, GenGIS and BEAST there has been received a new information concerning the phylogeny and phylogeography of the causative agent. The findings suggest that the area of the Siberian genotype TBE covers the regions of Siberia and Eastern Europe. Inside the Siberian and Far Eastern strains genotypes are divided into three habitats - East Siberian, West Siberian, East European and Far East (Russian Far East), Chinese and Japanese, respectively. According to the evolutionary age of the ancient Siberian genotype strains are approximately 1324 years old, they formed a separate evolutionary branch and strains of modern Far East genotype are about 1136 years old.
Key words: tick-borne encephalitis virus, Siberian genotype, Far-Eastern genotype, molecular epidemiology, phylogenetic and phylogeographic analysis.
Как представитель флавивирусов вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) вызывает у человека тяжелые нейроинфекции, в ряде случаев с параличами, парезами и высокой летальностью [2,14]. Геном ВКЭ представлен несегментированной однонитчатой РНК положительной полярности общей длиной около 11000 нуклеотидов, кодирующей 3 структурных и 7 неструктурных генов. Описаны три основных генотипа - дальневосточный, сибирский и западный [6,7,10,13]. В последние годы было выявлено еще два генетических варианта ВКЭ, существенно отличающиеся от них и претендующие на статус генотипов [3,6,8]. Большое видовое разнообразие природных хозяев вируса и обширная лесостепная зона Северной Евразии с разными ландшафтно-климатическими условиями формируют особую структуру изменчивости и эволюции его представителям [15,16,17,18,23].
Несмотря на 76-летнюю историю изучения природа ВКЭ до сих пор остается проблемной областью современной инфекционной медицины и биологии [7,13,14]. Предыдущие периоды были отмечены детальным изучением его эпидемиологических особенностей, установлением уточненной
нозологии заболевания, разработкой стратегии ведения больных, ранней диагностики и профилактики инфекции. В настоящее время изучение клещевого энцефалита сместилось в сторону детального изучения природы возбудителя инфекции [3,4,5,6,8,9,10]. Это связано с появлением перспективных методов исследования изменчивости возбудителей инфекционных заболеваний на основе последних разработок в области молекулярной эпидемиологии, генетики и биоинформатики [5,9,11,12,19,20]. Результаты таких исследований позволяют получать относительно точную информацию о прошлом биологического объекта, факторах, формирующих его генетическое, а, следовательно, фенотипическое настоящее и сделать прогнозы на будущее. С началом эры секве-нирования ДНК началось быстрое накопление большого количества расшифрованных последовательностей вирусных геномов и отдельных генов, которые становятся предметом специальных аналитических научных работ, носящих как локальный, так и общий характер. В работе демонстрируются возможности предлагаемых в наше время биоинформационных программных пакетов для исследования филогении
и филогеографии патогенных микроорганизмов и вирусов [5,11,12,16,20]. С помощью набора программ были получены новые аналитические данные для лучшего понимания исторического развития и современной эволюции возбудителя клещевого энцефалита [4,5,15,16].
Исходя из этого, целью работы являлось проведение филогенетического и филогеогра-фического анализа штаммов ВКЭ сибирского и дальневосточного генотипов на основе структуры оболочечного гена Е, выделенных в природных очагах на территории Северной Евразии для оценки степени внутривидового и эволюционного разнообразия.
док. Пятый кластер, сформирован двумя близкородственными штаммами из Дальнего Востока России и Китая имел общего предка со штаммами кластеров 3 и 4. Интересная группировка из 4 штаммов получилось в 6 кластере, где эти штаммы были выделены в различных регионах Северной Евразии - в Латвии, Иркутской области, на Дальнем Востоке
А
V
Материалы и методы
'в
®/г
ч,
>
„ ч, ч % %*
%
DXA,-'»iCh.„; Oshima3-6 (Japan) О-И 'Japan)
^ s va
Материалом исследования послужили расшифрованные последовательности структурного гена Е ВКЭ, зарегистрированные в базе данных GenBank. В анализ включены последовательности штаммов дальневосточного (58) и сибирского (24) генотипов, выделенных на территории Евразии в разное время (1937-2010 гг.). В качестве аутгруппы использована последовательность вируса омской геморрагической лихорадки. Работа с интернет-ресурсом, выравнивание нуклеотидных последовательностей, построение первичного филогенетического древа выполнено в программе MEGA6 [22]. Филогенетическое дерево построено с использованием neighbor-joining метода. В анализе данных учитывались варианты замен в 1, 2 и 3 положениях кодона. Геногеографическое картирование выполнено в программе GenGIS v.2.4.0 [19]. Локации для штаммов нанесены с относительной региональной точностью.
Для исследования возрастных характеристик штаммов ВКЭ моделировалось временное дерево в программе BEAST 1.8.2. и ее приложениях (BEAUTi и Tree Annotator) [11,12]. Использовалась модель замен HKY, подобранная с использованием программы jModelTest [20]. Для построения филогенетического дерева байесовским методом применялись строгие молекулярные часы. Заданная длина цепи - 100 млн. Для построения дерева использовались данные о времени выделения штаммов, указанные в GenBank. Редактирование полученного дерева выполнено в программе Fig Tree 1.4.2. [11].
Результаты и обсуждение
Проведенное филогенетическое моделирование штаммов дальневосточного генотипа на выборке, созданной на основе оболочечного белка гена Е ВКЭ, выявило кластерное разнообразие среди штаммов этого генотипа (рис. 1). Четко сформировалось 9 кластеров с разной степенью внутри кластерного родства.
В кластере 1 сгруппировались 8 штаммов - по 4 китайских и дальневосточных штаммов из России, причем более «возрастным» является дальневосточный штамм D1283, а более молодыми - китайские штаммы MDJ-02 и MDJ-03. Кластер 2 сформировали три штамма - 2 японских и 1 китайский. В третьем кластере сгруппировались 12 штаммов, и все они выделены в Японии, этот кластер структурно делится на два подкластера. Четвертый кластер сформировали также два подкластера из 9 штаммов, из которых 8 выделены на Дальнем востоке (Россия), а один штамм выделен в Крыму. Причем, у штаммов кластеров 3 и 4 был общий пре-
у ^
.л
£ л41' V
¿У «й
Р-94 (Russia Far East)
-Pnmorye-2239 (Russia Far East)
Fare,
tap.
¿St)
"<э и. Far c-
Рис. 1. Филогенетическое древо штаммов дальневосточного генотипа вируса клещевого энцефалита (neighbor-joining метод) с указанием локации выделенных кластеров.
России и Алтайском крае. В 7 кластере все 6 штаммов были выделены на Дальнем Востоке России, и у них был общий предок со штаммами 6 кластера. Особняком стоит японский штамм Kita987/99, который имел общего предка с кластерами 8 и 9, причем он более «возрастной» среди штаммов этих групп. В кластер 8 вошли 5 дальневосточных штаммов, а в кластер 9 - 8 штаммов, которые четко разделились на два ровных подкластера из Дальнего Востока России и Японии, причем кластеры 8 и 9 произошли от общего предка. Такая структурная иерархия штаммов дальневосточного генотипа характеризует их как уже сформировавшийся в отдельные стации ВКЭ. Это также может свидетельствовать о множественных этапах заселения штаммами данного генотипа ВКЭ экосистем природных очагов на Дальнем Востоке России и в Юго-Восточной Азии. Штаммы дальневосточного генотипа, выделенные в Восточной Сибири, Алтае и Латвии, образуют единый кластер - 6, но их территориальная разобщенность может говорить о том, что они были разнесены из одного очага, скорей всего алтайского, возможно птицами или человеческими миграционными потоками. Также, возможно заселение ВКЭ о. Хоккайдо (Япония) могло происходить в 3 этапа, о чём свидетельствуют 3 обнаруженные генетические ветви вируса среди японских штаммов, наиболее древней из которых оказалась ветвь, образующая кластер с «ранним» китайским штаммом.
Иерархическая кластерная структура штаммов сибирского генотипа представлена 3 кластерами (рис. 2). Кластер 1 составили штаммы 178-79 и 886-84, которые по своей близо-
Рис. 2. Филогенетическое древо штаммов сибирского генотипа вируса клещевого энцефалита (neighbor-joining метод) с указанием локации выделенных кластеров.
сти к штамму аутгруппы OHL являются наиболее древними представителями сибирского генотипа ВКЭ, и, которые по причине фенотипической близости с другими генотипами ВКЭ ряд авторов предлагают выделять в отдельные самостоятельные генотипы [3,7,8]. Второй кластер представлен только штаммами из Восточной Европы, но с внутренним подразделением на отдельные подкластеры. Внутри самого большого 3 кластера вокруг западно-сибирских штаммов Васильченко и Заусаев сформировались две группы, между которыми в отдаленном родстве расположились два штамма-Коларово-2008 из Западной Сибири и 92М из Монголии.
Изучение полученных результатов на филогенетическом дереве, образованном штаммами вируса сибирского генотипа указывает на раннее разделение последнего на 2 большие ветви - балтийскую (восточно-европейскую) и сибирскую, существенно различных между собой. При этом забайкальские и монгольские штаммы сибирского генотипа оказались в разных филогенетических кластерах, что свидетельствует о стадийности проникновения вируса в эти регионы.
Результаты геногеографиче-ского картирования посредством программного метода GenGis [19] указывают на возможно раннее, по историческим меркам, формирование генотипов и субгенотипов вируса, которое началось на Юге Сибири (рис. 3.). Об этом же свидетельствует и ареал сибирского генотипа, охвативший регионы Сибири и Восточной Европы. Внутри сибирского генотипа штаммы подразделились на три стации - восточно-сибирский, западно-сибирский и восточноевропейский. Также в рамках дальневосточного генотипа сформировались три стации - дальневосточный (Дальний Восток России), китайский и японский. Один представитель дальневосточного генотипа штамм Crimea, скорее всего, был занесен на полуостров Крым в 50-е годы прошлого столетия перевезенными с Дальнего Востока дикими кабанами [17].
Посредством программного метода BEAST 1.8.2 [12] рассчитаны эволюционно-возрастные характеристики штаммов сибирского и дальневосточного генотипов, представленных на рисунке 4. Временные характеристики штаммов представлены относительно времени разделения между двумя родственными генотипами согласно основополагающему допущению о равной скорости замен в филогенезе ВКЭ. Время разделения указано ретроспективно времени выделения последнего штамма вошедшего в анализ (2010 г).
Как видим, сибирский генотип с неизвестным штаммом
Обозначения: I - ареал сибирского генотипа ВКЭ. 1 - группа штаммов западной ветви сибирского генотипа; 2 - группа штаммов западносибирской ветви сибирского генотипа; 3 - группа штаммов восточносибирской ветви сибирского генотипа; II - ареал дальневосточного генотипа ВКЭ. 4 - группа штаммов дальневосточной ветви (Россия) дальневосточного генотипа; 5 -группа штаммов китайской ветви дальневосточного генотипа; 6 - группа штаммов японской ветви дальневосточного генотипа (о.Хоккайдо).
Рис. 3. Геногеографическая карта гена Е вируса клещевого энцефалита сибирского и дальневосточного генотипов.
Рис. 4. Филогенетическое древо эволюционных возрастов штаммов сибирского и дальневосточного генотипов вируса клещевого энцефалита (р<0,05).
разошлись от общего предка приблизительно 3162 года назад (рис. 4). Далее, приблизительно 2616 лет назад появился штамм 886-84, а штамм 178-79 возник приблизительно 2081 лет назад. Современная группа штаммов сибирского генотипа стала формироваться приблизительно 1324 года назад и за то время разделилась на три кластера, из которых два представлены сибирскими, а один восточно-европейскими
штаммами. Штаммы сибирских кластеров стали формироваться приблизительно 1033 года назад, а штаммы восточно-европейской группы - 735 лет назад. Эти расчеты фактически подтвердили эволюционные возраста штаммов и популяции ВКЭ, полученные ранее в работе [4].
Современная группа штаммов дальневосточного генотипа стала формироваться около 1136 лет назад и на сегодняшний день образовала 4 кластера (рис. 4). Среди этих кластеров наиболее древними являются китайские штаммы, далее приблизительно 1000 лет назад начали формироваться группы штаммов из Дальнего Востока России. Наиболее «молодыми» оказались группа японских штаммов, которые приблизительно 468 лет назад разошлись от общего предка со штаммами из Дальнего Востока. Эти возрастные этапы расхождения японской группы штаммов подтверждаются в ранее вышедшей работе [21].
Таким образом, подводя итог результатам исследования можно сказать, что использование методов биоинформационного моделирования (программы GenGis 2.4.0., MEGA6 и BEAST 1.8.2) позволило получить новую информацию о процессах внутривидовой и эволюционной изменчивости ВКЭ во времени и пространстве. Также важным является то, что полученные данные помогут воссоздать этапы формирования различных участков ареала вируса, установить время и место генетических расхождений и определить область возникновения его древнейшей популяции. Поэтому, считаем, что понимание закономерностей внутривидовой изменчивости ВКЭ увеличит возможности разработки более эффективных средств и методов профилактики данного опасного вирусного заболевания.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Прозрачность исследования. Исследование не имело спонсорской поддержки. Исследователи несут полную ответственность за предоставление окончательной версии рукописи в печать.
Декларация о финансовых и иных взаимодействиях. Все авторы принимали участие в разработке концепции и дизайна исследования и в написании рукописи. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта «Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 1 по стратегическим направлениям развития науки на 2014 г. «Фундаментальные проблемы математического моделирования». Работа поступила в редакцию: 23.02.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Адельшин Р.В., Злобин В.И., Беликов С.И. и др. Молекулярная эпидемиология клещевого энцефалита в
Европейской России и некоторых странах Балтии, Восточной и Юго-Восточной Европы // Эпидемиология и вакцинопро-
филактика. - 2GG6. - № 2. - С.27-34.
2. Борисов В.А., Малов И.В., Ющук Н.Д. Kлещевой энцефалит. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 2GG2. - l84 с.
3. Демина Т.В., Джиоев Ю.П., Козлова И.В. и др. Генотипы 4 и S вируса клещевого энцефалита: особенности структуры геномов возможный сценарий их формирования // Вопросы вирусологии. - 2Gl2. - №4. - С.13-19.
4. Джиоев Ю.П., Злобин В.И., Беликов С.И., Адельшин Р.В. Эволюционный возраст популяции вируса клещевого энцефалита на азиатской территории России // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2GG2. - Т. 2. №4. - C6G-63.
5. Джиоев Ю.П., Букин Ю.С., Парамонов А.И., и др. Филогеографический анализ популяции вируса клещевого энцефалита // Журнал инфекционной патологии. - 2Gl2. - Т. l9. №3. - С.18.
6. Злобин В.И., Газо М.Х., Беликов С.И. и др. Молекулярные зонды для генетического типирования вируса клещевого энцефалита // Вопросы вирусологии. - 2GGl. - №4. - С.43-47.
7. Злобин В.И., Беликов С.И., Джиоев Ю.П. и др. Новая концепция природной генетической вариабельности вируса клещевого энцефалита // Тихоокеанский медицинский журнал. - 2GGl. - №2. - C7S-78.
8. Козлова И.В., Верхозина М.М., Демина Т.В. и др. ^мплексная характеристика оригинальной группы штаммов вируса клещевого энцефалита, изолированного на территории Восточной Сибири // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 2Gl2. - Т. lll. №4. - C8G-8S.
9. ТюлькоЖ.С., Якименко В.В. Вариабельность нуклеотид-ных последовательностей геномов вируса клещевого энцефалита, связанная с их структурой // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 2Gl2. - Т. lll. №4. - C27-3G.
lG. Demina T. V., Dzhioev Yu.P., Verkhozina M.M., et al. Genetic variability research and genotyping of tick-borne encephalitis virus by means of desoxyoligonucleotide probes // J. of Medical Virology. - 2GlG. - Vol. 82. - Р.965-976.
11. Drummond A.J., Ho S.Y., Phillips M.J., Rambaut A. Relaxed phylogenetics and dating with confidence // PLoS Biol. - 2GG6. -Vol. 4. №S. - P.e88.
12. Drummond A.J., Suchard M.A., Dong X., Rambaut A.
Bayesian phylogenetics with BEAUti and the BEAST 1.7 // Mol Biol Evol. - 2012. - Vol. 29. - P.1969-1973.
13. Gritsun TS, Lashkevich VA, Gould EA. Tick-borne encephalitis // Antiviral Res. - 2003. - Vol. 57. №1-2. - P.129-146.
14. Formanovä P, Cerny J, Bolfikovä BC, et al. Full genome sequences and molecular characterization of tick-borne encephalitis virus strains isolated from human patients // Ticks Tick Borne Dis. - 2015. - Vol. 6. №1. - P.38-46.
15. Frey S., Mossbrugger I., Altantuul D., et al. Isolation, preliminary characterization, and full-genome analyses of tickborne encephalitis virus from Mongolia // Virus Genes. Dec. -2012. - Vol. 45. №3. - P.413-425.
16. Gäumann R., Rüzek D., Mühlemann K., et al. Phylogenetic and virulence analysis of tick-borne encephalitis virus field isolates from Switzerland // J Med Virol. - 2011. - Vol. 83. №5.
- P.853-863.
17. Iurchenko O.A., Vinograd N.A., Dubina D.A. Molecular genetic characteristics of tick-borne encephalitis virus in the Crimea // VoprVirusol. - 2012. - №3. - P.40-43.
18. Yun S.M., Kim S.Y., Ju Y.R., et al. First complete genomic characterization of two tick-borne encephalitis virus isolates obtained from wild rodents in South Korea // Virus Genes. -2011. - Vol. 42. №3. - P.307-316.
19. Parks D.H., Porter M., Churcher S., et al. GenGIS: A geospatial information system for genomic data // Genome Res. -2009. - Vol. 19. №10. - P.1896-1904.
20. Posada D. jModelTest: phylogenetic model averaging // Mol Biol Evol. - 2008. - Vol. 25. №7. - P.1253-1256.
21. Suzuki Y. Multiple transmissions oftick-borne encephalitis virus between Japan and Russia // Genes Genet Syst. - 2007. - Vol. 82. №3. - P.187-195.
22. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees // Mol Biol Evol. - 1993. - Vol. 10. №3.
- P.512-526.
23. Wu X.B., Na R.H., Wei S.S., et al. Distribution of tickborne diseases in China // Parasit Vectors. - 2013. - Vol. 23. №6.
- P. 119.
REFERENCES
1. Adelshin R.V., Zlobin V.I., Belikov S.I., et al. Genetic Epidemiology of Tick-borne Encephalitis in the European part of Russia, Baltic States, Eastern and South-Eastern Europe // Epidemiologia I Vakcinoprofilaktika. - 2006. - №2. - P.27-34. (in Russian)
2. Borisov V.A., Malov I.V., Yushchuk N.D. Tick-borne encephalitis. - Novosibirsk: Nauka, Sib. Dep-of, 2002. - 184 p. (in Russian)
3. Demina T.V., Dzhioev Y.P., Kozlova I.V., et al. Genotypes 4 and 5 of the Tick-Borne Encephalitis Virus: Features of the Genome Structure and Possible Scenario for its Formation // Voprosy Virusology. - 2012. - №4. - P.13-19. (in Russian)
4. Dzhioev Y.P., Zlobin V.I., Belikov S.I., Adelshin R.V. The evolutionary age population encephalitis virus in the Asian territory of Russia // Buleten VSNC SO RAMN. - 2002. - Vol. 2. №4. - P.60-63. (in Russian)
5. Dzhioev Y.P., Bukin Y.S., Paramonov A.I., et al. Phylogeographic analysis of tick-borne encephalitis virus population // Zurnal Infekcionoy Patology. - 2012. - Vol. 19. №3. - P.18. (in Russian)
6. Zlobin V.I., Gaso M.H., Belikov S.I., et al. Molecular probes for genetic typing of tick-borne encephalitis virus // Voprosy Virusology. - 2001. - №4. - P.43-47. (in Russian)
7. Zlobin V.I., Belikov S.I., Dzhioev Y.P., et al. A new concept of the natural genetic variability of the virus encephalitis // Tihookeansky Medicinsky Zurnal. - 2001. - №2. - P.75-78. (In Russian)
8. Kozlova I.V., Verkhozina M.M., Demina T.V., et al. Comprehensive description of the original group of tick-borne encephalitis virus strains isolated on the territory of Eastern Siberia // Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk). - 2012. - Vol. 111. №4. - P.80-85. (in Russian)
9. Tyulko J.S., Yakimenko V.V. The nucleotide sequences variability of genomes of tick-borne encephalitis virus associated with their structure // Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk). -2012. - Vol. 111. №4. - P.27-30. (in Russian)
10. Demina T.V., Dzhioev Yu.P., Verkhozina M.M., et al. Genetic variability research and genotyping of tick-borne encephalitis
virus by means of desoxyoligonucleotide probes // J. of Medical Virology. - 2010. - Vol. 82. - P.965-976.
11. DrummondA.J., Ho S.Y., PhillipsM.J., RambautA. Relaxed phylogenetics and dating with confidence // PLoS Biol. - 2006. -Vol. 4. №5. - P.e88.
12. Drummond A.J., Suchard M.A., Dong X., Rambaut A. Bayesian phylogenetics with BEAUti and the BEAST 1.7 // Mol Biol Evol. - 2012. - Vol. 29. - P.1969-1973.
13. Gritsun TS, Lashkevich VA, Gould EA. Tick-borne encephalitis // AntiviralRes. - 2003. - Vol. 57. №1-2. - P.129-146.
14. Formanova P, Cerny J, Bolfikova BC, et al. Full genome sequences and molecular characterization of tick-borne encephalitis virus strains isolated from human patients // Ticks Tick Borne Dis. - 2015. - Vol. 6. №1. - P.38-46.
15. Frey S., Mossbrugger I., Altantuul D., et al. Isolation, preliminary characterization, and full-genome analyses of tickborne encephalitis virus from Mongolia // Virus Genes. Dec. -2012. - Vol. 45. №3. - P.413-425.
16. Gaumann R., Ruzek D., Muhlemann K., et al. Phylogenetic and virulence analysis of tick-borne encephalitis virus field isolates from Switzerland // J Med Virol. - 2011. - Vol. 83. №5. - P.853-863.
17. Iurchenko O.A., Vinograd N.A., Dubina D.A. Molecular genetic characteristics of tick-borne encephalitis virus in the Crimea // VoprVirusol. - 2012. - №3. - P.40-43.
18. Yun S.M., Kim S.Y., Ju Y.R., et al. First complete genomic characterization of two tick-borne encephalitis virus isolates obtained from wild rodents in South Korea // Virus Genes. -2011. - Vol. 42. №3. - P.307-316.
19. Parks D.H., Porter M., Churcher S., et al. GenGIS: A geospatial information system for genomic data // Genome Res. -2009. - Vol. 19. №10. - P.1896-1904.
20. Posada D. jModelTest: phylogenetic model averaging // Mol Biol Evol. - 2008. - Vol. 25. №7. - P.1253-1256.
21. Suzuki Y. Multiple transmissions of tick-borne encephalitis virus between Japan and Russia // Genes Genet Syst. - 2007. - Vol. 82. №3. - P.187-195.
22. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide
substitutions in the control region of mitochondrial DNA in 23. Wu X.B., Na R.H., Wei S.S., et al. Distribution of tick-
humans and chimpanzees // Mol Biol Evol. - 1993. - Vol. 10. №3. borne diseases in China // Parasit Vectors. - 2013. - Vol. 23. №6. - P.512-526. - Р.119.
Информация об авторах:
Киселёв Дмитрий Олегович - аспирант; Джиоев Юрий Павлович - ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории, к.б.н.; Парамонов Алексей Игоревич - младший научный сотрудник; Букин Юрий Сергеевич - старший научный сотрудник, к.б.н.; Козлова Ирина Валерьевна - старший научный сотрудник, заведующий лабораторией, д.м.н.; Ткачев Сергей
Евгеньевич - научный сотрудник; Борисенко Андрей Юрьевич - аспирант; Сунцова Ольга Владимировна - старший научный сотрудник, к.б.н.; Дорощенко Елена Константиновна - старший научный сотрудник, к.б.н.; Лисак Оксана Васильевна - младший научный сотрудник; Ляпунов Александр Викторович - старший научный сотрудник, к.б.н.; Злобин Владимир Игоревич - академик РАН, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой.
Information About the Authors:
Kiselev Dmitry - graduate student; Dzhioev Yuri - leading researcher, PhD; Paramonov Alexei - junior researcher; Bukin Yuri -senior researcher; Kozlova Irina - senior researcher, DM; Tkachev Sergey - scientific; Borisenko Andrei - graduate student; Suntsova Olga - senior researcher, PhD; Doroshchenko Elena - senior researcher PhD; Lisak Oksana - junior researcher; Lyapunov Alexander - senior researcher, PhD; Zlobin Vladimir - academician RAS, рrofessor, DM.
© ДЖИОЕВ Ю.П., ЗЕЛИНСКАЯ Н.Е., ПАРАМОНОВ А.И., СТЕПАНЕНКО Л.А., МАЛОВ С.И., КОЛБАСЕЕВА О.В., ШМИДТ Н.В., ЗЛОБИН В.И. - 2015 УДК 616.36-002:616.9:575
биоинформационная детекция сайтов рекомбинации в геномных структурах штаммов генотипа 2 вируса гепатита с
Юрий Павлович Джиоев1,2, Надежда Евгеньевна Зелинская1, Алексей Игоревич Парамонов2, Лилия Александровна Степаненко1, Сергей Игоревич Малов1, Ольга Владимировна Колбасеева1, Надежда Васильевна Шмидт1, Владимир Игоревич Злобин1 ('Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.В. Малов, НИИ Биомедицинских технологий, директор - д.м.н., проф. академик РАН В.И. Злобин; 2Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск, и.о. директора - д.м.н., Л.В. Рычкова)
Резюме. В кодируемой части полных геномов 26 штаммов генотипа 2 вируса гепатита С впервые посредством комплекса биоинформационных программ RDP выявлена группа из 10 штаммов-рекомбинантов, в которых зафиксированы 11 сайтов рекомбинации. Для выявленных рекомбинантов определены родительские штаммы, от которых они могли быть получены. Большая часть выявленных сайтов рекомбинации приходится на область структурных генов C, E1 и E2 и на область неструктурных генов NS5a и NS5b. В одном штамме выявлен уникальный сайт рекомбинации в высоко консервативном гене NS3. По результатам исследования определены «горячие точки» рекомбинации в штаммах генотипа 2 вируса гепатита С.
Ключевые слова: вирус гепатита С, штаммы генотипа 2 вируса гепатита С, программные методы RDP, сайты рекомбинации, «горячие точки» рекомбинации.
BIOINFORMATIC DETECTION OF RECOMBINATION SITES IN THE GENOMIC STRUCTURE OF THE GENOTYpE 2 STRAINS OF HEpATITIS C vIRUS
Y.P. Dzhioev1,2, N.E. Zielinskaya1, A.I. Paramonov2, L.A. Stepanenko1, S.I. Malov1, O.V. Kolbaseeva1, N.V. Schmidt1, V.I. Zlobin1 ('Irkutsk State Medical University, Russia; 2Scientific Center for Problems of Family Health and
Human Reproduction, Irkutsk, Russia)
Summary. In the encoded part of the complete genomes of 26 strains of genotype 2 HCV for the first time through a set of bioinformatics programs RDP there has been identified a group of 10 recombinant strains, in which 11 sites of recombination have been recorded. To identify recombinants there parent strains, from which they can be obtained, have been identify. Most of the identified sites of recombination occur in the region of the structural genes - C, E1 and E2 and the area of nonstructural genes - NS5a and NS5b. In one strain a unique recombination site has been revealed in the highly conserved gene NS3. The study identified "hot spots" of recombination in the strains of the genotype 2 HCV.
Key words: hepatitis C virus, genotype 2 strains of hepatitis C virus software methods RDP, recombination sites, "hot spots" of recombination.
Вирус гепатита С (ВГС) является одним из наиболее динамично эволюционирующих патогенов среди вирусов. Он был открыт в 1989 г. и отнесен к семейству Р1аугугтгйае, роду ИерасЫтж [12]. Актуальность проблемы ВГС обусловлена повсеместным распространением, тяжестью течения вызываемого им заболевания, высокой частотой неблагоприятных исходов инфекции, активным вовлечением в эпидемический процесс лиц репродуктивного и трудоспособного возраста. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) более 170 миллионов человек в мире инфицированы ВГС, а около 130 миллионов имеют хроническую инфекцию гепатита С (ГС), из которых от 350 000 до 500 000 человек умирают каждый год [34]. При этом у значительного числа тех, кто хронически инфицирован ВГС, развивается цирроз или рак печени, а лечение является успешным только для 50-90%
больных. До сих пор не создана вакцина против гепатита С [4,13,34]. В России доля инфицированных ВГС людей достигает почти 3%, прогнозируется дальнейший рост обнаружения хронически инфицированных лиц до 2015-2020 гг. и увеличение смертности от осложнений ХГС [2,3,4,5].
Учитывая чрезвычайную сложность структуры эпидемического процесса и многофакторность его развития, закономерности течения этой инфекции в полной мере не раскрыты до настоящего времени. На течение инфекционного процесса ГС в постоянно изменяющихся социальных и экологических условиях большое влияние оказывает значительная генетическая гетерогенность вируса [1,2,3]. Современная классификация ВГС включает 7 генотипов и 67 субтипов, у 21 полного генома вируса субтипы не определены [30]. Долгое время генетическое разнообразие ВГС связывали только с
