Разработка методики анализа длин рестрикционных фрагментов для оценки мефлохин-резистентности plasmodium falciparum на основе идентификации однонуклеотидных полиморфизмов (A958146T, A961013G, G961625T) гена PFMDR1

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена методика идентификации единичных нуклеотидных полиморфизмов гена PfMDR1 (A958146T, A961013G, G961625T) на основе анализа длин рестрикционных фрагментов с использованием технологии полимеразной цепной реакции со специфическими праймерами. Для идентификации полиморфизма A958146T (аминокислотная замена N86Y) предложено амплифицировать фрагмент паразитарной дезоксирибонуклеиновой кислоты длиной 417 bp, включающий 86-й кодон гена PfMDR1, с последующей обработкой ампликона эндонуклеазой ApoI, сайт рестрикции которой включает последовательность анализируемой мутации. При неизмененном генотипе Plasmodium falciparum выделенный участок дезоксирибонуклеиновой кислоты разделяется на 2 фрагмента размером 239 и 179 bp. В случае измененного генотипа, содержащего однонуклеотидную миссенс-мутацию A > T, сохранится исходный фрагмент 417 bp. При конструировании системы для выявления аминокислотной замены N1042D, обусловленной мутацией A961013G, была подобрана пара специфических праймеров, ограничивающих участок паразитарной дезоксирибонуклеиновой кислоты длиной 404 bp. Для проведения рестрикционного анализа наиболее оптимальным оказалось применение эндонуклеазы AseI, которая в случае неизмененного генотипа Plasmodium falciparum делит исходный ампликон на 4 фрагмента (132, 116, 99 и 25 bp), а при на наличии мутации A > G — на 3 (248, 99, 25 bp). Установлено, что фрагмент гена PfMDR1, включающий мутацию G961625T, приводящую к аминокислотной замене D1246Y, содержит 1 участок, соответствующий сайту рестрикции эндонуклеазы BglII. Поэтому в случае дикого генотипа Plasmodium falciparum исходный фрагмент дезоксирибонуклеиновой кислоты разрезается на 2 коротких участка (300 и 269 bp). При мутации D1246 замена нуклеотида G > T приводит к исчезновению сайта рестрикции, поэтому на электрофореграмме будет регистрироваться только 1 исходный фрагмент (509 bp). На основе анализа полученных данных разработаны критерии оценки лекарственной устойчивости Plasmodium falciparum. О снижении чувствительности к мефлохину и его производным возбудителей тропической малярии могут свидетельствовать положительные результаты, полученные при использовании разработанных методик выявления гаплотипов A > T (N86Y (бэнд 417 bp)), A > G (N1042D (бэнды 248, 99 и 25 bp)), G > T (D1246Y (509 bp)). Разработанные методики могут использоваться для анализа распространения лекарственно устойчивой тропической малярии.

Об авторах

Артем Русланович Арюков

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: arukov.artem@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8774-5467
SPIN-код: 4073-6487
ResearcherId: IAO-0519-2023

аспирант

Россия, Санкт-Петербург

Алексей Иванович Соловьев

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: solopiter@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3731-1756
SPIN-код: 2502-8831

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Анна Алексеевна Крутикова

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных

Email: anntim2575@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2561-145X

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Александр Николаевич Коваленко

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: ank561@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7553-0634
SPIN-код: 9131-6360

д-р мед. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Александрович Капацына

Клиническая инфекционная больница имени С.П. Боткина

Email: ingashi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8959-0873
SPIN-код: 6401-4611

врач-инфекционист

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Александрович Романенко

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: Arukov.artem@yandex.ru
SPIN-код: 9855-9483

студент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Усков А.Н., Соловьёв А.И., Кравцов В.Ю., и др. Молекулярно-генетические механизмы вирулентности Plasmodium falciparum и патогенеза тропической малярии // Журнал инфектологии. 2018. Т. 10, № 3. С. 23–29. doi: 10.22625/2072-6732-2018-10-3-23-29
  2. Chou A.C., Chevli R., Fitch C.D. Ferriprotoporphyrin IX fulfills the criteria for identification as the chloroquine receptor of malaria parasites // Biochemistry. 1980. Vol. 19, No. 8. P. 1543–1549. doi: 10.1021/bi00549a600
  3. Beavogui A.H., Diawara E.Y., Cherif M.S., et al. Selection of PFCRT 76T and PFMDR1 86Y mutant Plasmodium falciparum after treatment of uncomplicated malaria with artesunate-amodiaquine in Republic of Guinea // J Parasitol. 2021. Vol. 107, No. 5. Р. 778–782. doi: 10.1645/19-199
  4. Bertaux L., Quang L.H., Sinou V., et al. New PfATP6 mutations found in Plasmodium falciparum isolates from Vietnam // Antimicrob Agents Chemother. 2009. Vol. 53, No. 10. ID 4570. doi: 10.1128/AAC.00684-09
  5. Mundwiler-Pachlatko E., Beck H.-P. Maurer’s clefts, the enigma of Plasmodium falciparum // PNAS. 2013. Vol. 110, No. 50. Р. 19987–19994. doi: 10.1073/pnas.1309247110
  6. Miley G.P., Pou S., Winter R., et al. ELQ-300 prodrugs for enhanced delivery and single-dose cure of malaria // Antimicrob Agents Chemother. 2015. Vol. 59, No. 9. Р. 5555–5560. doi: 10.1128/AAC.01183-15
  7. Macintyre F., Ramachandruni H., Burrows J.N., et al. Injectable anti-malarials revisited: discovery and development of new agents to protect against malaria // Malar J. 2018. Vol. 17. ID 402. doi: 10.1186/s12936-018-2549-1
  8. Smilkstein M.J., Pou S., Krollenbrock A., et al. ELQ-331 as a prototype for extremely durable chemoprotection against malaria // Malar J. 2019. Vol. 18, No. 1. ID 291. doi: 10.1186/s12936-019-2921-9
  9. Reed M.B., Saliba K.J., Caruana S.R., et al. Pgh1 modulates sensitivity and resistance to multiple antimalarials in Plasmodium falciparum // Nature. 2000. Vol. 403, No. 6772. Р. 906–909. doi: 10.1038/35002615
  10. Issa I., Lamine M.M., Hubert V., et al. Prevalence of mutations in the Pfdhfr, Pfdhps, and PfMDR1 genes of malarial parasites isolated from symptomatic patients in Dogondoutchi, Niger // Trop Med Infect Dis. 2022. Vol. 7, No. 8. ID 155. doi: 10.3390/tropicalmed7080155
  11. Veiga M.I., Dhingra S.K., Henrichet P.P., et al. Globally prevalent PfMDR1 mutations modulate Plasmodium falciparum susceptibility to artemisinin-based combination therapies // Nat Commun. 2016. Vol. 7, No. 1. ID 11553. doi: 10.1038/ncomms11553
  12. Rahmasari F.V., Asih P.B.S., Dewayanti F.K., et al. Drug resistance of Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax isolates in Indonesia // Malaria J. 2022. Vol. 21, No. 1. ID 354. doi: 10.1186/s12936-022-04385-2
  13. Adhin M.R., Labadie-Bracho M., Bretas G. Molecular surveillance as monitoring tool for drug-resistant Plasmodium falciparum in Suriname // Am J Trop Med Hyg. 2013. Vol. 89, No. 2. Р. 311–316. doi: 10.4269/ajtmh.12-0695
  14. Veiga M.I., Ferreira P.E., Bjorkman A., Gil J.P. Multiplex PCR-RFLP methods for pfcrt, PfMDR1 and pfdhfr mutations in Plasmodium falciparum // Mol Cell Probes. 2006. Vol. 20, No. 2. Р. 100–104. doi: 10.1016/j.mcp.2005.10.003
  15. Murmu L.K., Sahu A.A., Barik T.K. Diagnosing the drug resistance signature in Plasmodium falciparum: a review from contemporary methods to novel approaches // J Parasit Dis. 2021. Vol. 45. Р. 869–876. doi: 10.1007/s12639-020-01333-2
  16. Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform // CSH Protocols. 2006. Vol. 2006, No. 1. doi: 10.1101/PDB.Prot4455
  17. Cox-Singh J., Singh B., Alias A., et al. Assessment of the association between three PfMDR1 point mutations and chloroquine resistance in vitro of Malaysian Plasmodium falciparum isolates // Trans R Soc Trop Med Hyg. 1995. Vol. 89, No. 4. Р. 436–437. doi: 10.1016/0035-9203(95)90045-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Точки рестрикции ApoI ампликона 417 bp

Скачать (60KB)
3. Рис. 2. Амплифицированный фрагмент гена PfMDR1. Курсивом выделены праймеры, жирным шрифтом — точечная мутация в составе 86-го кодона, подчеркиванием — фрагмент, содержащий сайт рестрикции ApoI

Скачать (316KB)
4. Рис. 3. Фрагмент участка гена PfMDR1 с 86-м кодоном и сайтом рестрикции ApoI: 1 — точка рестрикции при распознавании эндонуклеазой ApoI сайта рестрикции в составе гена PfMDR1; 2 — 86-й кодон гена PfMDR1, кодирующий аспарагин (в данном случае дикий тип) или треонин в полипептиде белка множественной резистентности Plasmodium falciparum; 3 — первый нуклеотид 86-го кодона (в данном случае аденин), определяющий полиморфность гена PfMDR1 по признаку лекарственной устойчивости к мефлохину; 4 — сайт рестрикции эндонуклеазы ApoI

Скачать (28KB)
5. Рис. 4. Электрофореграмма результатов PCR — RFLP-мутации N86Y в гене PfMDR1 с помощью ApoI: 1 — маркер длин; 2, 3 — отрицательный контроль; 4 — 86Y; 5, 6 — 86Y/N; 7 — 86N

Скачать (163KB)
6. Рис. 5. Точки рестрикции AseI ампликона 404 bp

Скачать (110KB)
7. Рис. 6. Амплифицированный фрагмент гена PfMDR1. Курсивом выделены праймеры, жирным шрифтом — сайты рестрикции, стрелками — места разреза фрагмента ДНК (точки рестрикции), подчеркиванием — кодон 1042

Скачать (317KB)
8. Рис. 7. Фрагмент участка гена PfMDR1 с 1042-м кодоном и сайтом рестрикции AseI: 1 — точка рестрикции при распознавании эндонуклеазой AseI сайта рестрикции в составе гена PfMDR1; 2 — 1042 кодон гена PfMDR1, кодирующий аспарагин (в данном случае дикий тип) или аспарагиновую кислоту в полипептиде множественной резистентности Plasmodium falciparum; 3 — первый нуклеотид 1042 кодона (в данном случае аденин), определяющий полиморфность гена PfMDR1 по признаку лекарственной устойчивости к мефлохину; 4 — сайт рестрикции эндонуклеазы AseI

Скачать (25KB)
9. Рис. 8. Электрофореграмма результатов PCR-RFLP по выявлению мутации N1042D в гене PfMDR1 с помощью AseI: 1,5 — маркер длин; 2 — 1042D; 3 — 1042N/D; 4 — N1042

Скачать (97KB)
10. Рис. 9. Точки рестрикции BglII ампликона 509 bp

Скачать (99KB)
11. Рис. 10. Амплифицированный фрагмент гена PfMDR1. Курсивом выделены праймеры, подчеркиванием — кодон 1246

Скачать (413KB)
12. Рис. 11. Фрагмент участка гена PfMDR1 с 1246-м кодоном и сайтом рестрикции BglII: 1 — точка рестрикции при распознавании эндонуклеазой BglII сайта рестрикции в составе гена PfMDR1; 2 — 1246-й кодон гена PfMDR1, кодирующий аспарагиновую кислоту (в данном случае дикий тип) или тирозин в полипептиде белка множественной резистентности PLASMODIUM falciparum; 3 — первый нуклеотид 1246-го кодона (в данном случае аденин), определяющий вариант гена PfMDR1 по признаку лекарственной устойчивости к мефлохину; 4 — сайт рестрикции эндонуклеазы BglII

Скачать (26KB)
13. Рис. 12. Электрофореграмма результатов PCR-RFLP по выявлению мутации D1246Y в гене PfMDR1 с помощью AseI: 1 — маркер длин; 2 — 1246Y; 3 —1246 D; 4 —1246.D/Y

Скачать (150KB)
14. Рис. 13. Схематическая структура PCR-RFLP расщепление фрагмента 86 с помощью рестриктазы ApoI: 86Y — тирозин (отсутствие рестрикции, одиночный бэнд 417 bp, признак резистентности Plasmodium falciparum); 86N — аспарагин (рестрикция, бэнды 239 и 179 bp, признак отсутствия резистентности Plasmodium falciparum); 86Y/N — тирозин/аспарагин (бэнды 417, 239 и 179 bp, персистирование диких и лекарственно устойчивых штаммов Plasmodium falciparum

Скачать (67KB)
15. Рис. 14. Схематическая структура электрофоретического разведения амплифицированного фрагмента при использовании AseI: 1 — PfMDR1 N1042 — AAT (асн), генотип дикого (неизмененного) типа, признак лекарственной чувствительности Plasmodium falciparum; 2 — PfMDR1 1042D — GAT (асп), генотип, содержащий мутацию N1042D, признак лекарственной резистентности Plasmodium falciparum; 3 — персистенция диких и лекарственно устойчивых штаммов Plasmodium falciparum

Скачать (173KB)
16. Рис. 15. Схематическая структура электрофоретического разведения амплифицированного фрагмента при использовании BglII: 1 — PfMDR1 D1246 — GAT (асп) — генотип дикого (неизмененного) типа, признак лекарственной чувствительности Plasmodium falciparum; 2 — PfMDR1 1246Y — TAT (тир), генотип, содержащий мутацию D1246Y, признак лекарственной резистентности Plasmodium falciparum; 3 — персистенция диких и лекарственно устойчивых штаммов Plasmodium falciparum

Скачать (89KB)

© Эко-Вектор, 2023



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».