Сравнительный анализ штаммов вируса клещевого энцефалита европейского субтипа, изолированных от больных людей из Восточной Сибири и из Восточной и Северной Европы

Обоснование. Изоляцией штаммов вируса клещевого энцефалита европейского субтипа (ВКЭ-Евр) от больных людей было доказано, что в Сибири он участвует в региональной инфекционной патологии и вызывает клиническую картину, сходную с западным КЭ. Однако сравнительный анализ геномов штаммов ВКЭ-Евр, выделенных от людей больных КЭ в Восточной Сибири и в Европе, не проводился.
Цель исследования. Сравнительное исследование генома и поиск детерминант вирулентности у штаммов ВКЭ-Евр, изолированных от больных людей из Восточной Сибири и Европы.
Материалы и методы. В работе использован штамм 1G-98 ВКЭ-Евр из коллекции ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ (GenBank № KY069119). В анализ также включены все полногеномные последовательности штаммов ВКЭ-Евр от людей, депонированные в GenBank на момент начала исследований. Секвенирование генома штамма 1G-98 проведено по методу Сэнгера. Получена характеристика вирулентности штамма при внутримозговом и подкожном заражении лабораторных мышей.
Результаты. Показано, что по кодирующей области генома уровень различий штаммов ВКЭ-Евр из Сибири не превышает установленный ранее максимальный для данного субтипа показатель в 3,1 %. Установлено, что штамм 1G-98, выделенный из крови больного КЭ из Иркутской области, характеризуется высокими показателями церебральной и периферической активности. У него выявлена мутация D67G в домене DII белка Е, которая потенциально может быть ассоциирована с вирулентностью, обнаружена протяжённая делеция в вариабельной части 3’-некодирующей области генома, сопоставимая по длине с высоковирулентным штаммом Hypr из Европы.
Заключение. Впервые осуществлён сравнительный анализ геномов штаммов ВКЭ-Евр от больных людей из азиатской части России и Европы, показавший их генетическое сходство, выявлены потенциальные детерминанты вирулентности.

1. Current ICTV Taxonomy Release. URL: https://ictv.global/taxonomy [date of access: 01.07.2024

2. Савинова Ю.С. Европейский субтип вируса клещевого энцефалита. Обзор литературы. Acta biomedica scientifica. 2021; 6(4): 100-113.

3. Fares W, Dachraoui K, Cherni S, Barhoumi W, Slimane TB, Younsi H, et al. Tick-borne encephalitis virus in Ixodes ricinus (Acari: Ixodidae) ticks, Tunisia. Ticks Tick Borne Dis. 2021; 12(1): 101606. doi: 10.1016/j.ttbdis.2020.101606

4. Демина Т.В., Джиоев Ю.П., Козлова И.В., Верхозина М.М., Ткачев С.Е., Дорощенко Е.К., и др. Генотипы 4 и 5 вируса клещевого энцефалита: особенности структуры геномов и возможный сценарий их формирования. Вопросы вирусологии. 2012; 57(4): 13-18.

5. Козлова И.В., Демина Т.В., Ткачев С.Е., Дорощенко Е.К., Лисак О.В., Верхозина М.М., и др. Характеристика байкальского субтипа вируса клещевого энцефалита, циркулирующего на территории Восточной Сибири. Acta biomedica scientifica. 2018; 3(4): 53-60.

6. Dai X, Shang G, Lu S, Yang J, Xu J. A new subtype of eastern tick-borne encephalitis virus discovered in Qinghai-Tibet Plateau, China. Emerg Microbes Infect. 2018; 7(1): 74. doi: 10.1038/s41426-018-0081-6

7. Верхозина М.М., Козлова И.В., Дорощенко Е.К., Лисак О.В., Демина Т.В., Ткачев С.Е., и др. Распространение генотипов вируса клещевого энцефалита в различных типах ландшафтов Сибири. Acta biomedica scientifica. 2017; 2(5(1)): 69-75.

8. Ruzek D, Avšič Županc T, Borde J, Chrdle A, Eyer L, Karganova G, et al. Tick-borne encephalitis in Europe and Russia: Review of pathogenesis, clinical features, therapy, and vaccines. Antiviral Res. 2019; 164: 23-51. doi: 10.1016/j.antiviral.2019.01.014

9. Borde JP, Zajkowska J. Chapter 5: Tick-borne encephalitis in adults. In: TBE in adults. Ed by G Dobler, HJ Schmitt, W Erber. Global Health Press Pte Limited, 2018: 70-84.

10. Аитов К.А., Бурданова Т.М., Верхозина М.М., Демина Т.В., Джиоев Ю.П., Козлова И.В., и др. Клещевой энцефалит в Восточной Сибири: этиология, молекулярная эпидемиология, особенности клинического течения. Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2018; 7(3): 31-40.

11. Demina TV, Tkachev SE, Kozlova IV, Doroshchenko EK, Lisak OV, Suntsova OV, et al. Comparative analysis of complete genome sequences of European subtype tick-borne encephalitis virus strains isolated from Ixode spersulcatus ticks, long-tailed ground squirrel (Spermophilus undulatus), and human blood in the Asian part of Russia. Ticks and Tick-borne Diseases. 2017; 8(4): 547-553. doi: 10.1016/j.ttbdis.2017.03.002

12. Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S. MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Mol Biol Evol. 2013; 30(12): 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197

13. Drummond AJ, Nicholls GK, Rodrigo AG, Solomon W. Estimating mutation parameters, population history and genealogy simultaneously from temporally spaced sequence data. Genetics. 2002; 161(3): 1307-1320. doi: 10.1093/genetics/161.3.1307

14. Drummond AJ, Rambaut A. BEAST: Bayesian evolutionary analysis by sampling trees. BMC Evol Biol. 2007; 7: 214-221. doi: 10.1186/1471-2148-7-214

15. Formanová P, Černý J, Bolfíková BČ, Valdés JJ, Kozlova I, Dzhioev Y, et al. Full genome sequences and molecular characterization of tick-borne encephalitis virus strains isolated from human patients. Ticks Tick Borne Dis. 2015; 6(1): 38-46. doi: 10.1016/j.ttbdis.2014.09.002

16. RCSB Protein Data Bank. URL: https://www.rcsb.org/ [date of access: 01.07.2024

17. Kelley LA, Sternberg MJ. Protein structure prediction on the Web: A case study using the Phyre server. Nat Protoc. 2009; 4(3): 363-371. doi: 10.1038/nprot.2009.2

18. Akey DL, Brown WC, Dutta S, Konwerski J, Jose J, Jurkiw TJ, et al. Flavivirus NS1 structures reveal surfaces for associations with membranes and the immune system. Science. 2014; 343(6173): 881-885. doi: 10.1126/science.1247749

19. Luo D, Xu T, Hunke C, Grüber G, Vasudevan SG, Lescar J. Crystal structure of the NS3 protease-helicase from dengue virus. J Virol. 2008; 82(1): 173-183. doi: 10.1128/JVI.01788-07

20. Lu G, Gong P. Crystal structure of the full-length Japanese encephalitis virus NS5 reveals a conserved methyltransferase-polymerase interface. PLoS Pathog. 2013; 9(8): e1003549. doi: 10.1371/journal.ppat.1003549

21. Velay A, Paz M, Cesbron M, Gantner P, Solis M, Soulier E, et al. Tick-borne encephalitis virus: Molecular determinants of neuropathogenesis of an emerging pathogen. Crit Rev Microbiol. 2019; 45(4): 472-493. doi: 10.1080/1040841X.2019.1629872

22. Kozlovskaya LI, Osolodkin DI, Shevtsova AS, Romanova LI, Rogova YV, Dzhivanian TI, et al. GAG-binding variants of tick-borne encephalitis virus. Virology. 2010; 398(2): 262-272. doi: 10.1016/j.virol.2009.12.012

23. Lindquist R, Rosendal E, Weber E, Asghar N, Schreier S, Lenman A, et al. The envelope protein of tick-borne encephalitis virus influences neuron entry, pathogenicity, and vaccine protection. J Neuroinflammation. 2020; 17(1): 284. doi: 10.1186/s12974-020-01943-w

24. Kellman EM, Offerdahl DK, Melik W, Bloom ME. Viral determinants of virulence in tick-borne flaviviruses. Viruses. 2018; 10(6): 329. doi: 10.3390/v10060329

25. Jiang WR, Lowe A, Higgs S, Reid H, Gould EA. Single amino acid codon changes detected in Louping ill virus antibody-resistant mutants with reduced neurovirulence. J Gen Virol. 1993; 74(5): 931-935. doi: 10.1099/0022-1317-74-5-931

26. Демина Т.В., Козлова И.В., Ткачёв С.Е., Дорощенко Е.К., Лисак О.В., Савинова Е.С., и др. Определение и сравнительный анализ геномной структуры сибирских штаммов вируса клещевого энцефалита Европейского субтипа. Вопросы вирусологии. 2018; 63(1): 29-36.

27. Хаснатинов М.А., Данчинова Г.А., Кулакова Н.В., Tungalag K., Арбатская Е.В., Миронова Л.В., и др. Генетическая характеристика возбудителя клещевого энцефалита в Монголии. Вопросы вирусологии. 2010; 55(3): 27-32.

28. Belikov SI, Kondratov IG, Potapova UV, Leonova GN. The relationship between the structure of the tick-borne encephalitis virus strains and their pathogenic properties. PLoS One. 2014; 9(4): e94946. doi: 10.1371/journal.pone.0094946

29. Leonova GN, Belikov SI, Kondratov IG, Takashima I. Comprehensive assessment of the genetics and virulence of tick-borne encephalitis virus strains isolated from patients with inapparent and clinical forms of the infection in the Russian Far East. Virology. 2013; 443(1): 89-98. doi: 10.1016/j.virol.2013.04.029

30. Bondaryuk AN, Kulakova NV, Potapova UV, Belykh OI, Yudinceva AV, Bukin YS. Genomic determinants potentially associated with clinical manifestations of human-pathogenic tickborne flaviviruses. Int J Mol Sci. 2022; 23(21): 13404. doi: 10.3390/ijms232113404