Вариабельность генов неструктурных белков ротавируса А (Reoviridae: Rotavirus: Rotavirus A) генотипа G9P[8] в период доминирования на территории Нижнего Новгорода (центральная часть России) (2011–2020)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В России ротавирус А является основной причиной тяжёлого гастроэнтерита вирусной этиологии у детей раннего возраста. Молекулярные особенности, позволяющие ротавирусу того или иного генотипа получить эволюционное преимущество, остаются неясны, поэтому изучение генетического разнообразия ротавирусов на основе генов, кодирующих неструктурные белки, ответственных за репродукцию вируса в клетке, является актуальной задачей.

Цель работы – изучение генетического разнообразия ротавирусов генотипа G9P[8], доминировавшего в Нижнем Новгороде в 2011–2020 гг., на основе генов, кодирующих неструктурные белки.

Материалы и методы. Ротавирус-положительные образцы стула детей исследовали методами ПЦР-генотипирования и секвенирования нуклеотидных последовательностей генов NSP1–NSP5. Филогенетический анализ проводили в программе MEGA X.

Результаты. В период 2011–2020 гг. в Нижнем Новгороде происходила коциркуляция ротавирусов G9P[8], имеющих четыре варианта гена NSP2. Новые аллели были отмечены в 2012 (N1-a-III), 2016 (N1-a-IV) и 2019 гг. (N1-a-II). Появление новых вариантов других генов произошло в 2014 (Е1-3, NSP4), 2018 (T1-a3-III, NSP3) и 2019 гг. (A1-b-II, NSP1). Наиболее вариабельным по аминокислотной последовательности был NSP2 (16 замен), для NSP1, NSP3 и NSP4 было показано от 2 до 7 замен, NSP5 был консервативен.

Обсуждение. Полученные результаты согласуются с данными литературы и свидетельствуют об участии генов NSP в поддержании гетерогенности популяции ротавирусов.

Заключение. До 2018 г. генетическое разнообразие ротавирусов в Нижнем Новгороде определялось коциркуляцией штаммов, несущих несколько аллелей гена NSP2, и консервативными генами NSP1, NSP3– NSP5. К концу изучаемого периода в популяции сформировались новые варианты генотипа G9P[8], несущие ранее не встречавшиеся комбинации аллелей неструктурных генов.

Об авторах

Елена Игоревна Великжанина

ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: www.e_velikzhanina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4069-1427

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

Россия, 603950, Нижний Новгород

Татьяна Александровна Сашина

ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tatyana.sashina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3203-7863

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

Россия, 603950, Нижний Новгород

Ольга Владимировна Морозова

ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: Olga.morozova.bsc@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8058-8187

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

Россия, 603950, Нижний Новгород

Наталия Владимировна Епифанова

ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: epifanovanv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7679-8029

Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

Россия, 603950, Нижний Новгород

Надежда Алексеевна Новикова

ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Автор, ответственный за переписку.
Email: novikova_na@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3710-6648

Доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

Россия, 603950, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Приоритетные направления научных исследований, предпринимаемых в целях создания вакцин против диарейных болезней. Бюллетень ВОЗ. 2019; (6): 21–40.
  2. Брико Н.И., Битиева Е.А., Горелов А.В., Горелова Е.А., Кудрявцев В.В., Миндлина А.Я. Эпидемиология, клиника, лечение и иммунопрофилактика ротавирусной инфекции. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2015.
  3. Estes M.K., Kapikian A.Z. Rotaviruses. In: Fields B.N., Knipe D.M., Howley P.M., eds. Fields Virology. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins; 2007: 1917–73.
  4. Rixon F., Taylor P., Desselberger U. Rotavirus RVA segments sized by electron microscopy. J. Gen. Virol. 1984; 56(1): 233–9. https://doi.org/10.1099/0022-1317-65-1-233
  5. Matthijnssens J., Ciarlet M., Rahman M., Attoui H., Bányai K., Estes M.K., et al. Recommendations for the classification of group A rotaviruses using all 11 genomic RNA segments. J. Arch. Virol. 2008; 153(8): 1621–9. https://doi.org/10.1007/s00705-008-0155-1
  6. Estes M.K., Cohen J. Rotavirus gene structure and function. Microbiol. Rev. 1989; 53(4): 410–49. https://doi.org/10.1128/mr.53.4.410-449.1989
  7. RCWG. Rotavirus classification working group; 2018. Available at: https://rega.kuleuven.be/cev/viralmetagenomics/virus-classification/rcwg
  8. Sashina T.A., Morozova O.V., Epifanova N.V., Novikova N.A. Predominance of new G9P[8] rotaviruses closely related to Turkish strains in Nizhny Novgorod (Russia). Arch. Virol. 2017; 162(8): 2387–92. https://doi.org/10.1007/s00705-017-3364-7
  9. Matthijnssens J., Heylen E., Zeller M., Rahman M., Lemey P., Van Ranst M. Phylodynamic analyses of rotavirus genotypes G9 and G12 underscore their potential for swift global spread. J. Mol. Biol. Evol. 2010; 27(10): 2431–6. https://doi.org/10.1093/ molbev/msq137
  10. Santos N., Hoshino Y. Global distribution of rotavirus serotypes/genotypes and its implication for the development and implementation of an effective rotavirus vaccine. J. Rev. Med. Virol. 2005; 15(1): 29–56. https://doi.org/10.1002/rmv.448
  11. Kiseleva V., Faizuloev E., Meskina E., Marova A., Oksanich A., Samartseva T., et al. Molecular-genetic characterization of human rotavirus a strains circulating in Moscow, Russia (2009–2014). Virol Sin. 2018; 33(4): 304–13. https://doi.org/10.1007/s12250-018-0043-0
  12. Морозова О.В., Сашина Т.А., Епифанова Н.В., Новикова Н.А. Различия в аминокислотном составе антигенных эпитопов белка VP7 российских ротавирусов с генотипом G9 и вакцинных штаммов RotaTeq, Rotavac и Rotarix. Инфекция и иммунитет. 2019; 9(1): 57–66. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2019-1-57-66
  13. Sashina T.A., Morozova O.V., Epifanova N.V., Novikova N.A. Genotype constellations of the rotavirus A strains circulating in Nizhny Novgorod, Russia, 2017–2018. Infect. Genet. Evol. 2020; 85:104578. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104578
  14. Veselova O.A., Podkolzin A.T., Petukhov D.N., Kuleshov K.V., Shipulin G.A. Rotavirus group A surveillance and genotype distribution in Russian Federation in seasons 2012–2013. Int. J. Clin. Med. 2014; 5(7). 407–13. https://doi.org/10.4236/ijcm.2014.57055
  15. Жираковская Е.В., Аксанова Р.Х., Горбунова М.Г., Тикунов А.Ю., Курильщиков А.М., Соколов С.Н. и др. Генетическое разнообразие изолятов ротавирусов группы А, выявленных в Западной Сибири в 2007–2011 гг. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2012; 27(4): 33–41.
  16. Епифанова Н.В., Морозова О.В., Сашина Т.А., Новикова Н.В. Характеристика ротавируса генотипа G9, выявленного в Нижнем Новгороде в 2011-12 годах. Медицинский алфавит. 2013; 4(24): 20–6.
  17. Сашина Т.А., Морозова О.В., Епифанова Н.В., Кашников А.Ю., Леонов А.В., Новикова Н.А. Молекулярный мониторинг ротавирусов (Reoviridae: Sedoreovirinae: Rotavirus: Rotavirus A), циркулирующих в Нижнем Новгороде (2012-2020 гг.): обнаружение штаммов с новыми генетическими характеристиками. Вопросы вирусологии. 2021; 66(2): 140–51. https://doi.org/10.36233/0507-4088-46
  18. Both G.W., Bellamy A.R., Mitchell D.B. Rotavirus protein structure and function. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1994; 185: 67–105. https://doi.org/10.1007/978-3-642-78256-5_4
  19. Taraporewala Z.F., Patton J.T. Identification and characterization of the helix-destabilizing activity ofrotavirus nonstructural protein NSP2. J. Virol. 2001; 75(10): 4519–27. https://doi.org/10.1128/JVI.75.10.4519-4527.2001
  20. Vende Р., Piron М., Castagne N., Poncet D. Efficient translation of rotavirus mRNA requires simultaneous interaction of NSP3 with the eukaryotic translation initiation factor eIF4G and the mRNA 3′ end. J. Virol. 2000; 74(15): 7064–71. https://doi.org/10.1128/jvi.74.15.7064-7071.2000
  21. Mirazimi A., Nilsson M., Svensson L. The molecular chaperone calnexin interacts with the NSP4 enterotoxin of rotavirus in vivo and in vitro. J. Virol. 1998; 72(11): 8705–9. https://doi.org/10.1128/JVI.72.11.8705-8709.1998
  22. Krishna Mohan K.V., Arteya C.D. Nucleotide sequence analysis of rotavirus gene 11 from two tissue culture-adapted ATCC strains, RRV and Wa. J. Virus Genes. 2001; 23(3): 321–9. https://doi.org/10.1023/a:1012577407824
  23. Torres-Vega M.A., Gonzalez R.A., Duarte M., Poncet D., López S., Arias C.F. The C-terminal domain of rotavirus NSP5 is essential for its multimerization, hyperphosphorylation and interaction with NSP6. J. Gen. Virol. 2000; 81(Pt. 3): 821–30. https://doi.org/10.1099/0022-1317-81-3-821
  24. Novikova N.A., Sashina T.A., Epifanova N.V., Kashnikov A.U., Morozova O.V. Long-term monitoring of G1P[8] Rotaviruses circulating without vaccine pressure in Nizhny Novgorod, Russia, 1984–2019. Arch. Virol. 2020; 165(4): 865–75. https://doi.org/10.1007/s00705-020-04553-2
  25. Gentsch J.R., Glass R.I., Woods P., Gouvea V., Gorziglia M., Flores J., et al. Identification of group A rotavirus gene 4 types by polymerase chain reaction. J. Clin. Microbiol. 1992; 30(6): 1365–73. https://doi.org/10.1128/jcm.30.6.1365-1373.1992
  26. Gouvea V., Glass R.I., Woods P., Taniguchi K., Clark H.F., Forrester B., et al. Polymerase chain reaction amplification and typing of rotavirus nucleic acid from stool specimens. J. Clin. Microbiol. 1990; 28(2): 276–82. https://doi.org/10.1128/jcm.28.2.276-282.1990
  27. Iturriza-Gуmara M., Isherwood B., Desselberger U., Gray J. Reassortment in vivo: driving force for diversity of human rotavirus strains isolated in the United Kingdom between 1995 and 1999. J. Virol. 2001; 75(8): 3696–705. https://doi.org/10.1128/jvi.75.8.3696-3705.2001
  28. Iturriza-Gуmara M., Kang G., Gray J. Rotavirus genotyping: keeping up with an evolving population of human rotaviruses. J. Clin. Virol. 2004; 31(4): 259–65. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2004.04.009
  29. Maunula L., von Bonsdorff C.H. Short sequences define genetic lineages: phylogenetic analysis of group A rotaviruses based on partial sequences of genome segments 4 and 9. J. Gen. Virol. 1998; 79(Pt. 2): 321–32. https://doi.org/10.1099/0022-1317-79-2-321
  30. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 2018; 35(6): 1547–9. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
  31. Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA 10.0.5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. J. Mol. Biol. Evol. 2011; 28(10): 2731–9. https://doi.org/10.1093/molbev/msr121
  32. Mukherjee A., Dutta D., Ghosh S., Bagchi P., Chattopadhyay S., Nagashima S., et al. Full genomic analysis of a human group A rotavirus G9P[6] strain from Eastern India provides evidence for porcine-to-human interspecies transmission. Arch. Virol. 2009; 154(5): 733-46. https://doi.org/10.1007/s00705-009-0363-3
  33. Ndze V.N., Esona M.D., Achidi E.A., Gonsu K.H., Dóró R., Marton S., et al. Full genome characterization of human Rotavirus A strains isolated in Cameroon, 2010–2011: diverse combinations of the G and P genes and lack of reassortment of the backbone genes. Infect. Genet. Evol. 2014; 28: 537–60. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2014.10.009
  34. Wang Y.H., Pang B.B., Ghosh S., Zhou X., Shintani T., Urushibara N., et al. Molecular epidemiology andgenetic evolution of the whole genome of G3P[8] human rotavirus in Wuhan, China, from 2000 through 2013. PLoS One. 2014; 9(3): e88850. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0088850
  35. Agbemabiese C.A., Nakagomi T., Doan Y.H., Nakagomi O. Whole genomic constellation of the first human G8 rotavirus strain detected in Japan. Infect. Genet. Evol. 2015; 35: 184–93. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2015.07.033
  36. Zhou X., Wang Y.H., Pang B., Chen N., Kobayashi N. Surveillance of human rotavirus in Wuhan, China (2011 – 2019): predominance of G9P[8] and emergence of G12. J. Arch. Virol. 2020; 9(10): 810–27. https://doi.org/10.3390/pathogens9100810
  37. Ianiro G., Heylen E., Delogu R., Zeller M., Matthijnssens J., Ruggeri F.M., et al. Genetic diversity of G9P[8] rotavirus strains circulating in Italy in 2007 and 2010 as determined by whole genome sequencing. Infect. Genet. Evol. 2013; 16: 426–32. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2013.03.031
  38. Петруша О.А., Корчевая Е.Р., Минтаев Р.Р., Исаков И.Ю., Никонова А.А., Мескина Е.Р.и др. Молекулярно-генетические особенности ротавирусов группы А, выявленных в Москве в 2015–2020 гг. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2022; 99(1): 7–19. https://doi.org/10.36233/0372-9311-208
  39. Phan T.G., Okitsu S., Maneekarn N., Ushijima H. Genetic heterogeneity, evolution and recombination in emerging G9 rotaviruses. Infect. Genet. Evol. 2007; 7(5): 656–63. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2007.05.001
  40. Hua J., Patton J.T. The carboxyl-half of the rotavirus nonstructural protein NS53 (NSP1) is not required for virus replication. J. Virol. 1994; 198(2): 567–76. https://doi.org/10.1006/viro.1994.1068
  41. Deo R.C., Bonanno J.B., Sonenberg N., Burley S.K. Recognition of polyadenylate RNA by the polyA binding protein cell. J. Virology. 2002; 98(6): 835–45. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)81517-2
  42. Imataka H., Gradi A., Sonenberg N. A newly identified N-terminal amino acid sequence of human eIF4G binds polyA-binding protein and functions in polyA-dependent translation. J. Virol. 1998; 17(24): 7480–9. https://doi.org/10.1093/emboj/17.24.7480
  43. Mattion N. M., Cohen J., Estes M. K. The rotavirus proteins. In: Kapikian A. Z., ed. Viral Infections of the Gastrointestinal Tract.New York: Marcel Dekker Inc.;1994: 169–249.
  44. Vende P., Taraporewala Z.F., Patton J.T. RNA-binding activity of the rotavirus phosphoprotein NSP5 includes affinity for double-stranded RNA. J. Virol. 2002; 76(10): 5291–9. https://doi.org/10.1128/jvi.76.10.5291-5299.2002
  45. Taraporewala Z.F., Patton J.T. Nonstructural proteins involved in genome packaging and replication of rotaviruses and other members of the Reoviridae. J. Virol. 2004; 101(1): 57–66. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2003.12.006
  46. Bowman G.D., Nodelman I.M., Levy O., Lin S.L., Tian P., Zamb T.J., et al. Crystal structure of the oligomerization domain of NSP4 from rotavirus reveals a core metal-binding site. J. Mol. Biol. 2000; 304(5): 861–71. https://doi.org/10.1006/jmbi.2000.4250

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение генотипов ротавируса А в Нижнем Новгороде в период 2011–2020 гг.: а – долевое распределение ротавирусов основных генотипов за весь изучаемый период; б – долевой вклад ротавирусов генотипа G9P[8] в разные сезоны изучаемого периода.

Скачать (279KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево, построенное на основе нуклеотидных последовательностей гена: а – NSP1; б – NSP3; в – NSP5 штаммов ротавируса А.

Скачать (205KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Филогенетическое дерево, построенное на основе нуклеотидных последовательностей гена: а – NSP2; б – NSP4 штаммов ротавируса А.

Скачать (190KB)
Метаданные

© Великжанина Е.И., Сашина Т.А., Морозова О.В., Епифанова Н.В., Новикова Н.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».