Применение полногеномного анализа для определения молекулярных маркеров значимых генетических кластеров Mycobacterium tuberculosis в России

I. V. Mokrousov; E. A. Chernyaeva; A. A. Vyazovaya; V. Y. Zhuravlev

doi:10.25557/2310-0435.2019.04.43-49

I. V. Mokrousov Федеральное бюджетное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия http://orcid.org/0000-0001-5924-0576
E. A. Chernyaeva Федеральное бюджетное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия http://orcid.org/0000-0002-8306-3466
A. A. Vyazovaya Федеральное бюджетное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия http://orcid.org/0000-0001-9140-8957
V. Y. Zhuravlev Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Санкт-Петербургский Научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Министерства Здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург, Россия http://orcid.org/0000-0001-6906-6225

DOI: https://doi.org/10.25557/2310-0435.2019.04.43-49

Ключевые слова: Mycobacterium tuberculosis, молекулярная эпидемиология, полногеномное секвенирование, генотип Beijing

Аннотация

Актуальность. Туберкулёз относят к числу «вновь вернувшихся» заболеваний, получивших эпидемическое распространение во многих регионах мира. Фундаментальный интерес представляет понимание генетических основ адаптации возбудителя заболевания Mycobacterium tuberculosis к организму хозяина.
Целью данного исследования было выявление молекулярных маркеров для значимых геновариантов M. tuberculosis в России на основе проведения полногеномного и биоинформационного анализа.
Материалы и методы. Полногеномное секвенирование и филогенетический анализ были проведены для репрезентативной выборки штаммов M. tuberculosis Восточно-Азиатской линии (древние и современные сублинии генотипа Beijing) и Евро-Американской линии (штаммы генотипов LAM, T и S).
Результаты. В результате филогенетического анализа геномных данных (4500 полиморфных нуклеотидных позиций), были выделены кластеры штаммов и определены их специфические однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП, SNP). В частности, внутри сублинии LAM-RUS был выявлен эволюционно «молодой» кластер, включающий штаммы сполиготипов SIT252 и SIT266. Внутри штаммов семейства Beijing были выделены ветви современной (субтипы В0 и 94-32) и древней сублиний. Среди выявленных кластер-специфических однонуклеотидных полиморфизмов для групп внутри семейств Beijing и LAM наиболее широко были представлены категории генов «процессы, связанные с клеткой и клеточной стенкой» и «промежуточный метаболизм и дыхание». Вариации в генах категории «вирулентность» встречались только в штаммах Beijing B0/W148, древних Beijing и LAM-RUS (SIT252/266).
Выводы. Для эмерджентных, актуально или потенциально эпидемических вариантов M. tuberculosis генотипов LAM и Beijing, выявлены как филогенетически нейтральные, диагностические полиморфизмы, так и мутации в ряде генов вирулентности, адаптации, биосинтеза клеточной стенки, дыхания и липидного обмена.