actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2022-7.6.11actabiomedica-3887Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯMICROBIOLOGY AND VIRUSOLOGYГенотипические свойства коллекционных штаммов чумного микроба из природных очагов чумы КазахстанаGenotypic properties of collection plague microbes strains from the natural plague foci of Kazakhstanhttps://orcid.org/0000-0002-6322-0065Мека-МеченкоТ. В.Meka-MechenkoT. V.

Мека-Меченко Татьяна Владимировна – главный научный сотрудник лаборатории чумы 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

Tatyana V. Meka-Mechenko – Chief Research Officer at the Laboratory of Plague

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

tmekamechenko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4616-8728ИзбановаУ. А.IzbanovaU. A.

Избанова Уйнкуль Айтеновна – заведующая лабораторией зоонозных бактериальных инфекций 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

 Uinkul A. Izbanova – Head of the Laboratory of Zoonotic Bacterial Infections 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

uincul71@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2738-6818АбделЗ. Ж.AbdelZ. Zh.

Абдел Зият Жумадилович – ведущий научный сотрудник лаборатории чумы 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

 Ziyat Zh. Abdel – Leading Research Officer at the Laboratory of Plague 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

abdelziyat767@gmail.comНакисбековН. О.NakisbekovN. O.

Накисбеков Наримжан Окапович – ведущий научный сотрудник 

050000, г. Алматы ул. Толе Би, 94, Казахстан 

 Narimzhan O. Nakisbekov – Leading Research Officer

 Tole bi str. 94, Almaty 050012, Kazakhstan 

nnarym@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5818-8021ЛухноваЛ. Ю.LukhnovaL. Yu.

Лухнова Лариса Юрьевна - главный научный сотрудник лаборатории зоонозных бактериальных инфекций 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

Larisa Yu. Lukhnova – Chief Research Officer at the Laboratory of Zoonotic Bacterial Infections 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

larissa.lukhnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9278-4353БайтурсынБ.BaitursynB.

 Байтурсын Болатбек – заведующий лабораторией чумы 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

 Bolatbek Baitursyn – Head of the Laboratory of Plague 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

b.bola-1993@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6567-2225ДалибаевЖ. С.DalibayevZh. S.

Далибаев Жандос Сатыбалдиевич – научный сотрудник лаборатории чумы 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

 Zhandos S. Dalibayev – Research Officer at the Laboratory of Plague 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

DOper-1@nscedi.kzhttps://orcid.org/0000-0002-1750-8105УмароваС. К.UmarovaS. K.

Умарова Сауле Кадырбековна – учёный секретарь 

050054, г. Алматы, ул. Жахангер, 14, Казахстан 

 Saule K. Umarova – Scientific Secretary 

 Zhakhanger str. 14, Almaty 050054, Kazakhstan 

Dscience-1@nscedi.kzНациональный научный центр особо опасных инфекций имени М. АйкимбаеваM. Aikimbayev’s National Scientific Center for Especially Dangerous InfectionsКазахский национальный медицинский университет имени С.Д. АсфендияроваAsfendiyarov Kazakh National Medical University20222912202276111118Copyright © Мека-Меченко Т.В., Избанова У.А., Абдел З.Ж., Накисбеков Н.О., Лухнова Л.Ю., Байтурсын Б., Далибаев Ж.С., Умарова С.К., 20222022Мека-Меченко Т.В., Избанова У.А., Абдел З.Ж., Накисбеков Н.О., Лухнова Л.Ю., Байтурсын Б., Далибаев Ж.С., Умарова С.К.Meka-Mechenko T.V., Izbanova U.A., Abdel Z.Z., Nakisbekov N.O., Lukhnova L.Y., Baitursyn B., Dalibayev Z.S., Umarova S.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/3887

Обоснование. При эпидемиологическом и эпизоотологическом мониторинге природных очагов чумы необходим комплексный подход решения проблем с учётом фенотипической и генетической вариабельности Y. pestis и районирования природных очагов чумы. Внедрение новой молекулярно-генетической методологии, направленной на изучение геномного полиморфизма возбудителя чумы, обеспечивает получение достоверных результатов для дифференциации не только групп, но и отдельных штаммов. Цель исследования. Определение генотипов чумного микроба из разных автономных очагов Республики Казахстан.Материалы и методы. Изучены 105 штаммов Y. pestis, выделенных из различных природных очагов чумы Казахстана в 1951–2015 гг. Фенотипические свойства штаммов изучены стандартными микробиологическими методами. Применялась полимеразная цепная реакция (ПЦР) на выявление фрагментов генов cafl, pst и YPO2088. MLVA-анализ (multilocus variable number tandem repeat (VNTR) analysis) проводили по 25 VNTR-локусам.Результаты. Предварительно изучены фенотипические характеристики штаммов и проведено тестирование штаммов чумного микроба на специфичность с помощью тест-системы «Pest-Quest» (Казахстан). Исследование методом ПЦР подтвердило видоспецифическую принадлежность штаммов Y. pestis. Выявлено разнообразие штаммов при типичных фенотипических характеристиках. Методом MLVA-анализа по 25 ключевым локусам установлено, что исследуемые штаммы чумного микроба филогенетически наиболее близки к представителям биовара Mediaevalis. Получено филогенетическое дерево изученных штаммов. Установлено, что на территории Казахстана циркулируют 9 генотипов, и выявлено их распределение по определённым природным очагам чумы.Заключение. Полученная кластеризация свидетельствует о связи групп штаммов, полученных на дендрограмме методом MLVA25, с территориями определённых природных очагов чумы.

Background. Epidemiological and epizootological monitoring of natural plague foci requires an integrated approach to solving problems, taking into account the phenotypic and genetic variability of Y. pestis and zoning of natural plague foci. The introduction of a new molecular genetic methodology aimed at studying the genomic polymorphism of the plague pathogen provides reliable results for the differentiation of not only groups, but also individual strains.The aim. To determine the genotypes of the plague microbe from different autonomous foci of the Republic of Kazakhstan.Materials and methods. 105 strains of Y. pestis isolated from various natural plague foci of Kazakhstan in 1951–2015 were studied. The phenotypic properties of the strains were studied using standard microbiological methods. A polymerase chain reaction (PCR) was used to detect fragments of the cafl, pst and YPO2088 genes. Multilocus variable number tandem repeat (VNTR) analysis (MLVA) was performed for 25 VNTR loci.Results. The phenotypic properties of the strains were preliminarily studied and the strains of the plague microbe were tested for specificity using the Pest-Quest test system (Kazakhstan). The PCR study confirmed the species-specific affiliation of Y. pestis strains. A variety of strains with typical phenotypic characteristics was revealed. MLVA for 25 key loci (MLVA25) revealed that the studied strains of the plague microbe are phylogenetically closest to the Mediaevalis biovar representatives. A phylogenetic tree of the studied strains has been obtained. It was found that 9 genotypes circulate on the territory of Kazakhstan, and their distribution in certain natural plague foci was determined.Conclusions. The resulting clustering indicates the relationship between the strain groups obtained on the dendrogram by the MLVA25 method and the territories of certain natural plague foci.

генотипированиештаммыY. pestisгенотипыgenotypingstrainsY. pestisgenotypesРабота была выполнена в рамках НТП «Разработка и научное обоснование технологий общественного здравоохранения, биологической безопасности для воздействия на профилактику опасных инфекционных заболеваний» (2021–2023 гг.) Министерства здравоохранения Республики Казахстан; ИРН BR11065207.ReferencesAchtman M, Zurth K, Morelli G, Torrea G, Guiyoule A, Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999; 96(24): 14043-14048. doi: 10.1073/pnas.96.24.14043Achtman M, Zurth K, Morelli G, Torrea G, Guiyoule A, Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999; 96(24): 14043-14048. doi: 10.1073/pnas.96.24.14043Qiu J, Guo Z, Liu H, Zhou D, Han Y, Yang R. DNA microarraybased global transcriptional profiling of Yersinia pestis in multicellularity. J Microbiol. 2008; 46(5): 557-563. doi: 10.1007/s12275-008-0140-0Qiu J, Guo Z, Liu H, Zhou D, Han Y, Yang R. DNA microarraybased global transcriptional profiling of Yersinia pestis in multicellularity. J Microbiol. 2008; 46(5): 557-563. doi: 10.1007/s12275-008-0140-0Knirel YA, Dentovskaya SV, Senchenkova SN, Shaikhutdinova RZ, Kocharova NA, Anisimov AP. Structural features and structural variability of the lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the cause of plague. J Endotoxin Res. 2006; 12(1): 3-9. doi: 10.1179/096805105X67283Knirel YA, Dentovskaya SV, Senchenkova SN, Shaikhutdinova RZ, Kocharova NA, Anisimov AP. Structural features and structural variability of the lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the cause of plague. J Endotoxin Res. 2006; 12(1): 3-9. doi: 10.1179/096805105X67283Ruiz M, Rodríguez JC, Sirvent E, Escribano I, Cebrián L, Royo G. Usefulness of different techniques in the study of the epidemiology of salmonellosis. APMIS. 2003; 111(9): 848-856. doi: 10.1034/j.1600-0463.2003.1110903.xRuiz M, Rodríguez JC, Sirvent E, Escribano I, Cebrián L, Royo G. Usefulness of different techniques in the study of the epidemiology of salmonellosis. APMIS. 2003; 111(9): 848-856. doi: 10.1034/j.1600-0463.2003.1110903.xЕрошенко Г.А., Одиноков Г.Н., Куклева Л.М., Павлова А.И., Краснов Я.М., Шавина Н.Ю., и др. Стандартный алгоритм молекулярного типирования штаммов Yersinia pestis. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; 3: 25-35.Eroshenko GA, Odinokov GN, Kukleva LM, Pavlova AI, Krasnov YaM, Shavina NYu, et al. Standard algorithm for molecular typing of Yersinia pestis strains. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2012; 3: 25-35. (In Russ.).Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Одиноков Г.Н., Оглодин Е.Г., Носов Н.Ю., Виноградова Н.А., и др. Анализ разнообразия и определение геновариантов штаммов возбудителя чумы из Монголии. Генетика. 2015; 51(3): 298-305. doi: 10.1134/S1022795415010068Kukleva LM, Shavina NYu, Odinokov GN, Oglodin EG, Nosov NYu, Vinogradova NA, et al. Analysis of diversity and identification of the genovariants of plague agent strains from Mongolian foci. Russian Journal of Genetics. 2015; 51(3): 298-305. (In Russ.). doi: 10.1134/S1022795415010068Cui Y, Yu C, Yan Y, Li D, Li Y, Jombart T, et al. Historical variation in mutational rate in an epidemic pathogen Yersinia pestis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013; 110(2): 577-582. doi: 10.1073/pnas.1205750110Cui Y, Yu C, Yan Y, Li D, Li Y, Jombart T, et al. Historical variation in mutational rate in an epidemic pathogen Yersinia pestis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013; 110(2): 577-582. doi: 10.1073/pnas.1205750110Eroshenko GA, Kutyrev VV. Biochemical and genetic peculiarities and the phylogenetic relationship of the non-main subspecies in the general scheme of the plague agent evolution. Adv Exp Med Biol. 2012; 954(1): 45-51. doi: 10.1007/978-1-4614-3561-7_6Eroshenko GA, Kutyrev VV. Biochemical and genetic peculiarities and the phylogenetic relationship of the non-main subspecies in the general scheme of the plague agent evolution. Adv Exp Med Biol. 2012; 954(1): 45-51. doi: 10.1007/978-1-4614-3561-7_6Ян Г., Евченко Ю.М., Грижебовский Г.М., и др. Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных болезней. Биотехнология. Ветеринария. 1998: 408-409.Yan G, Evchenko YuM, Grizhebovsky GM, et al. Diagnosis, treatment and prevention of dangerous infectious diseases. Biotekhnologiya. Veterinariya. 1998: 408-409. (In Russ.).Платонов М.Е., Евсеева В.В., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Молекулярное типирование Yersinia pestis. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2013; (2): 3-11. doi: 10.3103/S0891416813020067Platonov ME, Evseeva VV, Dentovskaya SV, Anisimov AP. Molecular typing of Yersinia pestis. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2013; (2): 3-11. (In Russ.). doi: 10.3103/S0891416813020067Смирнова Н.И., Кутырев В.В. Сравнительный анализ молекулярно-генетических особенностей генома и их эволюционных преобразований у возбудителей холеры, чумы и сибирской язвы. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2006; (2): 9-19.Smirnova NI, Kutyrev VV. A comparative analysis of molecular-genetic peculiarities, of the genomes of cholera, plagueLe Flèche P, Hauck Yo, Onteniente L, Prieur A, Denoeud F, Ramisse V, et al. A tandem repeats database for bacterial genomes: Application to the genotyping of Yersinia pestis and Bacillus anthracis. BMC Microbiology. 2001; 1(2): 2180-2193. doi: 10.1186/1471-2180-1-2and anthrax agents and their evolutional transformations. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2006; (2): 9-19. (In Russ.).Pourcel C, André-Mazeaud F, Neubauer H, Ramisse F, Vergnaud G. Tandem repeats analysis for the high resolution phylogenetic analysis of Yersinia pestis. BMC Microbiol. 2004; 4: 22. doi: 10.1186/1471-2180-4-22Le Flèche P, Hauck Yo, Onteniente L, Prieur A, Denoeud F, Ramisse V, et al. A tandem repeats database for bacterial genomes: Application to the genotyping of Yersinia pestis and Bacillus anthracis. BMC Microbiology. 2001; 1(2): 2180-2193. doi: 10.1186/1471-2180-1-2Pourcel C, André-Mazeaud F, Neubauer H, Ramisse F, Vergnaud G. Tandem repeats analysis for the high resolution phylogenetic analysis of Yersinia pestis. BMC Microbiol. 2004; 4: 22. doi: 10.1186/1471-2180-4-22Pourcel C, André-Mazeaud F, Neubauer H, Ramisse F, Vergnaud G. Tandem repeats analysis for the high resolution phylogenetic analysis of Yersinia pestis. BMC Microbiol. 2004; 4: 22. doi: 10.1186/1471-2180-4-22

The authors declare that there are no conflicts of interest present.