Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology334ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯDetection of potential sites of recombination in the Tick-borne encephalitis virus by the methods of comparative genomicsДетекция потенциальных сайтов рекомбинации вируса клещевого энцефалита методами сравнительной геномикиDzhioevYu. P.ДжиоевЮ. П.
Russian Federation

Yuriy Dzhioev, MD, PhD

664025, Irkutsk

664003, Irkutsk

Джиоев Юрий, канд. мед наук

664025, г. Иркутск

664003, г. Иркутск

alanir07@mail.ruParamonovA.ПарамоновА. И.
Russian Federation

664025, Irkutsk

664003, Irkutsk

664003, г. Иркутск

RevaO. N.РеваО. Н.
South Africa
BukinYu. S.БукинЮ. С.
Russian Federation

664082, Irkutsk

664082, г. Иркутск

KozlovaI. V.КозловаИ. В.
Russian Federation

664025, Irkutsk

664003, Irkutsk

664025, г. Иркутск

664003, г. Иркутск

DeminaT. V.ДеминаТ. В.
Russian Federation

664038,Irkutsk

664038, г. Иркутск

TkachevS. E.ТкачевС. Е.
Russian Federation

630090,Novosibirsk

630090, г. Новосибирск

ZlobinV. I.ЗлобинВ. И.
Russian Federation

664025, Irkutsk

664025, г. Иркутск

Irkutsk State Medical University, Ministry of Health of the Russian FederationФГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава РФScientific Center of Family Health Problems and Human Reproduction, Siberian Branch, Russian Academy of Medical SciencesФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМНIrkutsk State Medical University, Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМНScientific Center of Family Health Problems and Human Reproduction, Siberian Branch, Russian Academy of Medical SciencesУниверситет ПреторииUniversity of PretoriaЛимнологический институт СО РАНLimnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава РФScientific Center of Family Health Problems and Human Reproduction, Siberian Branch, Russian Academy of Medical SciencesФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»Irkutsk State Agricultural AcademyИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАНInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава РФIrkutsk State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation2806201560344491007202010072020Copyright ©; 2015, Dzhioev Y.P., Paramonov A., Reva O.N., Bukin Y.S., Kozlova I.V., Demina T.V., Tkachev S.E., Zlobin V.I.Copyright ©; 2015, Джиоев Ю.П., Парамонов А.И., Рева О.Н., Букин Ю.С., Козлова И.В., Демина Т.В., Ткачев С.Е., Злобин В.И.2015Dzhioev Y.P., Paramonov A., Reva O.N., Bukin Y.S., Kozlova I.V., Demina T.V., Tkachev S.E., Zlobin V.I.Джиоев Ю.П., Парамонов А.И., Рева О.Н., Букин Ю.С., Козлова И.В., Демина Т.В., Ткачев С.Е., Злобин В.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/334

The results of the bioinformatic search for the potential sites of the recombination in the genome-wide structures of the tick-borne encephalitis virus (TBEV) through a series of software techniques were presented in this work. The genomes of the 55 TBEV strains were assayed, 21 of them showed the presence of the recombination sites. Recombinant strains belonged to the Far Eastern (19 strains) and European (2 strains) genotypes. 22 sites of the recombination attributed were identified to five types based on position, strain, and regional characteristics. The parental strains were identified based on the genotypic and geographical parameters, which do not contradict the possibility of the formation of the recombinants. Nearly two-thirds of the sites are located in the regions of NS4a and Ns4b genes, which are the "hot spots" of the recombination, most of them being concentrated in the gene NS4. it was shown that the recombination processes did not occur at the level of the genotypes (European genotype) or certain groups within the genotype (Far East) and were typical of the peripheral populations.

Представлены результаты биоинформационного поиска потенциальных сайтов рекомбинации в полногеномных структурах вируса клещевого энцефалита (ВКЭ) с помощью ряда программных методов. Проанализировано 55 геномов штаммов ВКЭ, из которых у 21 выявлено наличие сайтов рекомбинации. Рекомбинантные штаммы относились к дальневосточному (n = 19) и европейскому (n = 2) генотипам. Выявленные 22 сайта рекомбинации отнесены к 5 типам по позиционным, штаммовым и региональным характеристикам. Определены родительские штаммы, которые по генотипическим и географическим параметрам не противоречат возможности формирования рекомбинантов. Почти 2/3 сайтов расположены в области генов NS4a и NS4b штаммов ВКЭ, являющейся «горячей точкой» рекомбинации, при этом большая их часть концентрируется в гене NS4. Показано, что рекомбинационные процессы у ВКЭ происходят на уровне генотипа (европейского), определенных групп внутри генотипа (дальневосточного) и характерны для периферийных популяций ареала.

tick-borne encephalitis virusrecombination sitesparent strainsrecombination hotspotвирус клещевого энцефалитасайты рекомбинацииметоды программирования рекомбинацииродительские штаммы«горячая точка» рекомбинации1. Зильбер Л.А. Весенний (весенне-летний) эпидемический клещевой энцефалит. Архив биологических наук. 1939; 2: 9–37.2. Thiel H.-J., Collett M. S., Gould E. A., Heinz F. X., Houghton M., Meyers G. et al. Family Flaviviridae. In: Fauquet C.M. et. al., eds. Virus Taxonomy: Classification and Nomenclature. Eighth Report of the International Committee on the Taxonomy of Viruses. Amsterdam: Elsevier; 2005; 981–98.3. 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; 4: 13–9.4. Суходолец В.В. Значение генетических рекомбинаций для сохранения и прогресса видов в эволюции. Журнал общей биологии. 2003; 3: 215–26.5. Цилинский Я.Я. Популяционная структура и эволюция вирусов. М.: Медицина; 1988.6. Bertrand Y, Tцpel M, Elvдng A, Melik W, Johansson M. First dating of a recombination event in mammalian tick-borne flaviviruses. PLoS One. 2012; (7): 1–12.7. Carney J., Daly J.M., Nisalak A., Solomon T. Recombination and positive selection identified in complete genome sequences of Japanese encephalitis virus. Arch. Virol. 2012; 157: 75–3.8. Taucher C., Berger A., Mandl C.W. A trans-complementing recombination trap demonstrates a low propensity of flaviviruses for intermolecular recombination. J. Virol. 2010; 84: 599–11.9. Twiddy S.S., Holmes E.C. The extent of homologous recombination in members of the genus Flavivirus. J. Gen. Virol. 2003; 84: 429–40.10. Джиоев Ю.П., Парамонов А.И., Демина Т.В., Козлова И.В., Верхозина М.М., Ткачев С.Е. и др. Обнаружение рекомбинаций у вируса клещевого энцефалита с помощью компьютерного анализа вирусных геномов. Вопросы вирусологии. 2012; 2: 14–8.11. Norberg P., Roth A., Bergström T. Genetic recombination of tickborne flaviviruses among wild-type strains. Virology. 2013; 440: 105–16.12. Pletnev A.G., Yamshchikov V.F., Blinov V.M. Nucleotide sequence of the genome and complete amino acid sequence of the polyprotein of tick-borne encephalitis virus. Virology. 1990; 174: 250–63.13. Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res. 1994; 22: 4673–80.14. Boni M.F., Posada D., Feldman M.W. An exact nonparametric method for inferring mosaic structure in sequence triplets. Genetics. 2007; 176: 1035–47.15. Gibbs M.J, Armstrong J.S, Gibbs A.J. Sister-Scanning: a Monte Carlo procedure for assessing signals in recombinant sequences. Bioinformatics. 2000; 16: 573–82.16. Martin D.P., Posada D., Crandall K.A., Williamson C. A modified bootscan algorithm for automated identification of recombinant sequences and recombination breakpoints. AIDS Res. Hum.Retroviruses. 2005; 21: 98–2.17. Martin DP, Lemey P, Lott M, Moulton V, Posada D, Lefeuvre P. Rdp3: A flexible and fast computer program for analyzing recombination. Bioinformatics.2010; 26: 2462–63.18. Maynard S.J. Analyzing the mosaic structure of genes. J. Mol. Evol. 1992; 34: 126–9.19. Padidam M., Sawyer S., Fauquet C.M. Possible emergence of new Gemini viruses by frequent recombination. Virology.1999; 265: 218– 25.20. Posada D., Crandall K.A. Evaluation of methods for detecting recombination from DNA sequences: Computer simulations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 98: 13757–62.21. Bruen T. C., Philippe H., Bryant D. A quick and robust statistical test to detect the presence of recombination. Genetics.2006; 172: 2665–81.22. Huson D.H., Scornavacca C. A survey of combinatorial methods for phylogenetic networks. Genome Biol. Evol. 2011; 3: 23–5.23. Bryant D., Moulton V. Neighbor-Net: An agglomerative method for the construction of phylogenetic networks. Mol. Biol. Evol. 2004; 21: 255–65.24. Jukes T.H., Cantor C.R. Evolution of Protein Molecules. In: Munvo, ed. Mammalian Protein Metabolism. New York: Academic Press; 1969: 21–132.25. Mайр Э. Популяция, виды и эволюция. М.: Мир; 1974.