Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology14810.18821/0507-4088-2017-62-2-91-96ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯDetection and molecular characterization of reassortant DS-1-like G1P [8] strains of rotavirus AОбнаружение и молекулярная характеристика реассортантных DS-1-подобных G1P[8] штаммов ротавируса группы АMorozovaO. V.МорозоваО. В.
Russian Federation
olga.morozova.bsc@gmail.comSashinaT. A.СашинаТ. А.
Russian Federation
NovikovaN. A.НовиковаН. А.
Russian Federation
I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Research Institute of Epidemiology and MicrobiologyФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной» РоспотребнадзораLobachevsky State University of Nizhny NovgorodФГБОУ «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»20042017622919620012020Copyright ©; 2017, Morozova O.V., Sashina T.A., Novikova N.A.Copyright ©; 2017, Морозова О.В., Сашина Т.А., Новикова Н.А.2017Morozova O.V., Sashina T.A., Novikova N.A.Морозова О.В., Сашина Т.А., Новикова Н.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/148

Group A rotaviruses (RVA) are the main cause of viral gastroenteritis in children worldwide. In this study we provide the molecular characteristics of reassortant DS-1-like G1P[8] RVA strains detected in Russia for the first time. Previously, such reassortant strains were detected in Japan and Thailand. The G1P[8] RVAs with DS-1-like short electropherotype RNA-PAGE were isolated from children hospitalised with an acute gastroenteritis during the 2013-2014 period. The DS-1-like G1P[8] strains accounted for 2.6% of all RVA strains detected continuously throughout the season. A phylogenetic analysis was made on the basis of the established nucleotide sequences of genes VP7, VP8* (VP4), VP6 and NSP4. The Nizhny Novgorod strains belong to G1-I and G1-II alleles of VP7 gene and to P[8]-3 allele of VP4. According to their VP6 sequences, two Russian samples clustered with the reassortant strains isolated in Japan, Thailand and Australia and two other strains were phylogenetically close to the typical G2P[4] DS-1-like RVA. Nucleotide sequences of G1P[8] strains that belong to NSP4 gene form a separate cluster from G3P[8] DS-1-like rotaviruses detected in Thailand and Australia. The RVA alleles included in Rotarix and RotaTeq vaccine strains were clustered separately from the studied reassortant RVAs. On the grounds of phylogenetic analysis we assume a polyphyletic origin of reassortants between Wa- and DS-1-like strains. Mutation rates evaluated by Bayesian inference in clusters with reassortant RVA strains were 1.004Е-3 (VP7), 1.227E-3 (VP4), 3.909E-4 (VP6), and 4.014Е-4 (NSP4). Analysis of tMRCA showed relatively contemporary origin of alleles DS-1-like G1P[8] rotaviruses: VP7 - 1998 (G1-I) and 1981 (G1-II), VP4 - 1998, VP6 - 1994, NSP4 - 1979.

В работе дана молекулярная характеристика впервые обнаруженных на территории России реассортантных DS-1-подобных G1P[8]-штаммов ротавируса группы А (РВА), которые ранее были обнаружены в Японии и Таиланде. РВА G1P[8]-генотипа с DS-1-подобным “коротким” профилем РНК-ПААГ были идентифицированы у детей, госпитализированных с гастроэнтеритом в сезон 2013-2014 гг., когда их доля составила 2,6%. Филогенетический анализ был проведен на основе установленных нуклеотидных последовательностей 4 генов (VP7, VP8*(VP4), VP6 и NSP4). Нижегородские штаммы несли аллели G1-I и G1-II гена VP7, P[8]-3 гена VP4. По гену VP6 2 нижегородских образца кластеризовались с реассортантными штаммами, изолированными на территории Японии, Таиланда и Австралии, и 2 образца, филогенетически близкие к типичным G2P[4] DS-1-подобным штаммам. По гену NSP4 реассортантные G1P[8]-штаммы кластеризовались отдельно от G3P[8] DS-1-подобных штаммов РВА, изолированных в Австралии и Таиланде. Все исследованные штаммы по анализируемым генам кластеризовались отдельно от вакцинных штаммов Rotarix и RotaTeq. На основе проведенного филогенетического анализа сделан вывод о полифилетическом происхождении реассортантных штаммов. Скорость мутаций, оцененная на основе байесовского подхода в кластерах, включающих реассортантные штаммы, составила 1.004Е-3 (VP7), 1.227E-3 (VP4), 3.909E-4 (VP6), 4.014Е-4 (NSP4). Анализ tMRCA показал относительную современность аллелей реассортантов: VP7 - 1998 (G1-I) и 1981 (G1-II), VP4 - 1998, VP6 - 1994, NSP4 - 1979.

rotavirusreassortantphylogenetic analysisBayesian analysisротавирусреассортантфилогенетический анализбайесовский анализПриказ Минздрава России от 21.03.14 № 125н "Об утверждении национального календаря профилактических прививок и календаря профилактических прививок по эпидемическим показаниям"Parashar U.D., Burton A., Lanata C., Boschi-Pinto C., Shibuya K., Steele D. et al. Global mortality associated with rotavirus disease among children in 2004. J. Infect. Dis. 2009; 200 (Suppl. 1): 9-15.Estes M.K., Kapikian A.Z. Rotaviruses and their replication. In: Fields B.N., Knipe D.M., eds. Fields Virology. 5th ed., Lippincott, Philadelphia: Williams and Wilkins; 2007: 1917-74.Matthijnssens J., Ciarlet M., McDonald S.M., Attoui H., Banyai K., Brister J.R. et al. Uniformity of rotavirus strain nomenclature proposed by the Rotavirus Classification Working Group (RCWG). Arch. Virol. 2011; 156 (8): 1397-413.McDonald S.M., Matthijnssens J., McAllen J.K., Hine E., OvertonL., Wang S. et al. Evolutionary dynamics of human rotaviruses: balancing reassortment with preferred genome constellations. PLoS Pathog. 2009; 5 (10): e1000634.Yamamoto S.P., Kaida A., Kubo H., Iritani N. Gastroenteritis Outbreaks Caused by a DS-1-like G1P[8] Rotavirus Strain, Japan, 2012-2013. Emerg. Infect. Dis. 2014; 20 (6): 1030-3.Kuzuya M., Fujii R., Hamano M., Kida K., Mizoguchi Y., Kanadani T. et al. Prevalence and molecular characterization of G1P[8] human rotaviruses possessing DS-1-like VP6, NSP4, and NSP5/6 in Japan. J. Med. Virol. 2014; 86 (6): 1056-64.Komoto S., Tacharoenmuang R., Guntapong R., Ide T., Haga K., Katayama K. et al. Emergence and Characterization of Unusual DS-1-Like G1P[8] Rotavirus Strains in Children with Diarrhea in Thailand. PLoS One. 2015; 10 (11): e0141739.Cowley D., Donato C.M., Roczo-Farkas S., Kirkwood C.D. Emergence of a novel equine-like G3P[8] inter-genogroup reassortant rotavirus strain associated with gastroenteritis in Australian children. J. Gen. Virol. 2016; 97 (2): 403-10.Ward R.L., Bernstein D.I. Rotarix: a rotavirus vaccine for the world. Clin. Infect. Dis. 2009; 48 (2): 222-8.Ciarlet M., Schodel F. Development of a rotavirus vaccine: clinical safety, immunogenicity, and efficacy of the pentavalent rotavirus vaccine, RotaTeq. Vaccine. 2009; 27 (Suppl. 6): 72-81.PATH (2011-2016). Available at: http://sites.path.org/rotavirusvaccine/Новикова Н.А., Анцупова А.С., Епифанова Н.В., Альтова Е.Е., Троицкая М.В. Электрофоретический анализ геномной РНК ротавируса человека. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 1989; (5): 45-9.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 (2): 321-32.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.Matthijnssens J., Ciarlet M., Heiman E., Arijs I., Delbeke T., Mc-Donald S.M. et al. Full genome-based classification of rotaviruses reveals a common origin between human Wa-Like and porcine rotavirus strains and human DS-1-like and bovine rotavirus strains. J. Virol. 2008; 82 (7): 3204-19.Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 2011; 28 (10): 2731-9.Drummond A.J., Suchard M.A., Xie D., Rambaut A. Bayesian phylogenetics with BEAUTi and the BEAST 1.7. Mol. Biol. Evol. 2012; 29 (8): 1969-73.Iturriza-Gomara 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.Сашина Т.А., Морозова О.В., Новикова Н.А. Генетическая структура нижегородской популяции ротавируса в 2012-2015 гг. В кн.: Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в эпидемиологическом надзоре за актуальными инфекциями». Нижний Новгород; 2016: 92-8.Novikova N.A., Morozova O.V., Fedorova O.F., Epifanova N.V., Sashina T.A., Efimov E.I. Rotavirus infection in children of Nizhny Novgorod, Russia: the gradual change of the virus allele from P[8]-1 to P[8]-3 in the period 1984-2010. Arch. Virol. 2012; 157 (12): 2405-9.Jiang B., Wang Y., Glass R.I. Does a monovalent inactivated human rotavirus vaccine induce heterotypic immunity? Evidence from animal studies. Hum. Vaccin. Immunother. 2013; 9 (8): 1634-7.Zeller M., Donato C., Trovao N.S., Cowley D., Heylen E., Donker N.C. et al. Genome-Wide Evolutionary Analyses of G1P[8] Strains Isolated Before and After Rotavirus Vaccine Introduction. Genome. Biol. Evol. 2015; 7 (9): 2473-83.Aoki S.T., Settembre E.C., Trask S.D., Greenberg H.B., Harrison S.C., Dormitzer P.R. Structure of rotavirus outer-layer protein VP7 bound with a neutralizing Fab. Science. 2009; 324 (5933): 1444-7.Dormitzer P.R., Sun Z.Y., Wagner G., Harrison S.C. The rhesus rotavirus VP4 sialic acid binding domain has a galectin fold with a novel carbohydrate binding site. EMBO J. 2002; 21 (5): 885-7.