VNTR loci as indicators of proline-dependent plague microbe strains (Yersinia pestis) in the central caucasian mountain natural plague focus

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Y. pestis MLVA typing is used both to seek for similarities and differences between individual isolates upon conducting epidemiological investigations as well as for clonal clustering of intraspecies phylogenetic groups while analyzing microevolution and taxonomy issues. It cannot be ruled out that the most variable loci may be indicators allowing to approximate the unique strain-related properties circulating in certain natural plague foci. The Central Caucasian Highland Natural Plague Focus distinguished by heterogeneity of the circulating strains therein, including proline pro- and auxo-trophy, may represent a convenient model for testing this hypothesis. The purpose of our work was to assess the frequencies of the VNTR alleles associated with proline dependence among the Y. pestis strain VNTR loci, determined during previous MLVA-25 typing in the Central Caucasian Highland Natural Plague Focus. The main task was to identify the most informative sets of VNTR loci suitable for predicting proline pro— and auxotrophy (pro+, pro—). It was found that the loci ms45, ms56, ms46, ms07, ms69, ms62 displayed peak variability by allele frequencies and/or exhibited significant differences of mean allele frequencies in the pro— and pro+ strains. In particular, it was showed that the alleles of the ms45 locus contained 6 tandem repeats suggesting probability for pro+ reaching 0.944, whereas the alleles of the ms45 locus contained 7 tandem repeats with expected probability for pro— reaching 0.783. Moreover, the ms56 and ms46 contained 9 and more than 18 tandem repeats, respectively, thereby pointing at probability for pro+ equal to 0.933 and 0.818, respectively. Diagnostics for pro+/pro— phenotype by using specific statistical methods demonstrated statistical error 13.33% and 26.67% for the pro— and pro+ strains, respectively. All pro+ strains bearing a 6 tandem repeat complex from the ms45 locus, 9 tandem repeats derived from the ms56 locus and ms46 locus-derived 29—30 tandem repeats were accurately diagnosed solely based on these 3 loci. Thus, it is possible to predict some properties of Y. pestis strains based on determining the allele frequencies. While the number of MLVA typed plaque strains isolated in such natural focus has been progressively increased, it may be expected that opportunities for prognosing their properties based on determining locus tandem repeat composition having diagnostic value would be elevated.

About the authors

V. M. Dubyanskiy

Stavropol Research Anti-Plague Institute

Author for correspondence.
Email: dvmplague@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3817-2513

Vladimir M. Dubyanskiy - PhD, MD (Biology), Head of Department of Epizootic Monitoring and Forecasting.

355035, Stavropol, Sovetskaya, 13-15, Phone: +7 (8652) 26-03-12

Russian Federation

A. S. Volynkina

Stavropol Research Anti-Plague Institute

Email: volyn444@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5554-5882

Researcher of Laboratory of Natural Focal Infections.

Stavropol

Russian Federation

A. P. Anisimov

Federal Budget Institution of Science «State Research Center for Applied Microbiology & Biotechnology»

Email: anisimov@obolensk.org
ORCID iD: 0000-0002-5499-7999

PhD, MD (Medicine), Professor, Deputy Director for Science.

Obolensk

Russian Federation

References

  1. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. Л.: Медицина, 1978. 296 с.
  2. Дубянский М.А., Кенжебаев А., Степанов В.М., Асенов Г.А., Дубянская Л.Д. Прогнозирование эпизоотической активности чумы в Приаралье и Кызылкумах. Нукус: Каракалпакстан, 1992. 240 с.
  3. Евченко Ю.М., Ефременко Д.В., Кузнецова И.В., Мезенцев В.М., Белявцева Л.И., Платонов М.Е., Евсеева В.В., Дентовская С.В., Анисимов А.П., Куличенко А.Н. Изучение генетического разнообразия штаммов Yersinia pes-tis из Центрально-Кавказского высокогорного природного очага чумы // Проблемы особо опасных инфекций. 2013. № 4. С. 51-55.
  4. Проценко С.Л., Сердюкова Т.В., Розанова Г.Н. Выявление новой плазмиды у пролинзависимых штаммов возбудителя чумы из Центрально-Кавказского природного очага и гетерогенность циркулирующих в нем штаммов по плазмидному составу. В кн.: Особо опасные инфекции на Кавказе. Ставрополь, 1987. 411 c.
  5. Klevytska A.M., Price L.B., Schupp J.M., Worsham P.L., Wong J., Keim P. Identification and characterization of variable-number tandem repeats in the Yersinia pestis genome. J. Clin. Microbiol., 2001, vol. 39, no. 9, pp. 3179—3185.
  6. Li Y., Cui Y., Cui B., Yan Y., Yang X., Wang H., Qi Z., Zhang Q., Xiao X., Guo Z., Ma C., Wang J., Song Y., Yang R. Features of variable number of tandem repeats in Yersinia pestis and the development of a hierarchical genotyping scheme. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 6: e66567. doi: 10.1371/journal.pone.0066567
  7. Li Y., Cui Y., Hauck Y., Platonov ME., Dai E., Song Y., Guo Z., Pourcel C., Dentovskaya SV., Anisimov AP., Yang R., Vergnaud G. Genotyping and phylogenetic analysis of Yersinia pestis by MLVA: insights into the worldwide expansion of Central Asia plague foci. PLoS One, 2009, vol. 4, no. 6: e6000. doi: 10.1371/journal.pone.0006000
  8. Lowell J.L., Zhansarina A., Yockey B., Meka-Mechenko T., Stybayeva G., Atshabar B., Nekrassova L., Tashmetov R., Kenghebaeva K., Chu M.C., Kosoy M., Antolin M.F., Gage K.L. Phenotypic and molecular characterizations of Yersinia pestis isolates from Kazakhstan and adjacent regions. Microbiology, 2007, vol. 153, iss. 1, pp. 169—177.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Dubyanskiy V.M., Volynkina A.S., Anisimov A.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».