Арефьева Надежда Александровна – младший научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и генетической диагностики, 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16;
лаборант-исследователь лаборатории молекулярной вирусологии и биотехнологии Научно-исследовательского института биомедицинских технологий, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1;
аспирант, 664003, г. Иркутск, ул. Карла Маркса, 1
Nadezhda A. Arefieva – Junior Research Officer at the Laboratory of Molecular Epidemiology and Genetic Diagnostics, Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003;
Research Assistant at the Laboratory of Molecular Virology and Biotechnology, Research Institute of Biomedical Sciences, Krasnogo Vosstaniya str. 1, Irkutsk 664003;
Postgraduate, Karla Marksa str. 1, Irkutsk 664004
Букин Юрий Сергеевич – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,
664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3
Yurij S. Bukin – Senior Research Officer, Limnological Institute,
Ulan-Batorskaya str. 3, Irkutsk 664033
Эрдынеев Сергей Викторович – аспирант кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии,
664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1
Sergey V. Erdyneev – Postgraduate at the Department of Microbiology, Virology and Immunology,
Krasnogo Vosstaniya str. 1, Irkutsk 664003
Джиоев Юрий Павлович – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией молекулярной вирусологии и биотехнологии Научно-исследовательского института биомедицинских технологий,
664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1
Yuri P. Dzhioev – Cand. Sc. (Biol.), Leading Research Officer, Head of the Laboratory of Molecular Virology and Biotechnology, Research Institute of Biomedical Sciences,
Krasnogo Vosstaniya str. 1, Irkutsk 664003
Мирошниченко Любовь Александровна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории анализа данных,
630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 4
Lyubov A. Miroshnichenko – Cand. Sc. (Tech.), Senior Research Officer at the Laboratory of Data Analysis,
Akademika Koptyuga Ave. 4, Novosibirsk 630090
Обоснование. Исследование процессов гомологичной рекомбинации в области cas-генов у Salmonella enterica позволит выяснить фундаментальные механизмы эволюции CRISPR-Cas систем, что важно для изучения возникновения у данного патогена резистентности к фагам.
Цель работы. Исследование процессов рекомбинации в белок-кодирующей части CRISPR-Cas локусов в геномах сероваров Salmonella Enteritidis, Infantis и Typhimurium, используя методы in silico.
Материалы и методы. Геномные последовательности серовариантов Salmonella Enteritidis, Infantis и Typhimurium были скачаны из базы данных NCBI GenBank. Кодирующие последовательности cas-генов были извлечены из геномов и выровнены с учётом позиции кодона. В полученном выравнивании был выполнен поиск событий рекомбинации. Проведена верификация событий рекомбинации.
Результаты. Найдено 7683 потенциальных события рекомбинации в области cas-локуса в геноме S. enterica. Среди них верифицировано 810 (10,54 %) событий; 45 (0,59 %) событий были идентифицированы как результаты конвергентной эволюции. События рекомбинации детектируются чаще между штаммами, принадлежащими разным серовариантам, чем между штаммами, принадлежащими одному сероварианту. Все сероварианты могут рекомбинировать друг с другом, однако чаще всего рекомбинация происходит между штаммами Enteritidis и Infantis и между Typhimurium и Infantis. Не было найдено ни одного события рекомбинации между штаммами сероварианта Enteritidis. События конвергентной адаптивной эволюции в основном локализованы в генах эффекторного модуля: cas5, cas6, cas7.
Заключение. Показано, что гомологичная рекомбинация часто происходит в геноме S. enterica в области cas-генов. Биоинформатические алгоритмы находят больше событий рекомбинации между эволюционно более отдалёнными штаммами, что не согласуется с известными исследованиями, проведёнными in vitro.
Background. The study of recombination processes in the CRISPR-Cas loci of Salmonella enterica can help investigate the fundamental evolutionary mechanisms of the CRISPR-Cas system to better understand the acquisition of phage resistance.
The aim of the study. To investigate the recombination processes in the proteincoding regions of CRISPR-Cas loci in the genomes of Salmonella enterica serovars Enteritidis, Infantis, and Typhimurium using in silico methods.
Materials and methods. The genomic sequences of the Salmonella serovars Enteritidis, Infantis, and Typhimurium were downloaded from the NCBI GenBank database. The coding sequences of cas genes were extracted from the genomes and aligned according to codon position. Recombination events were identified in the resulting alignment using multiple algorithms. Verification of recombination events was performed.
Results. A total of 7683 potential recombination events were identified. Among these, 810 (10.54 %) were verified, and 45 (0.59 %) were recognized as results of convergent evolution. Recombination events are detected more frequently between strains belonging to different serovariants than between those of the same serovariant. All serovariants can recombine with each other; however, recombination primarily occurs between Enteritidis and Infantis strains, as well as between Typhimurium and Infantis strains. Infantis and Typhimurium serovariants also exhibit recombination within themselves. No recombination events were found between strains of the Enteritidis serovariant. The events of convergent adaptive evolution were mainly found in the effector module genes: cas5, cas6, cas7.
Conclusion. It has been shown that homologous recombination often occurs in the S. enterica genome in the region of the cas genes. Bioinformatic algorithms detect more recombination events between evolutionarily more distant strains, which are inconsistent with known in vitro studies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.