rus eng
Архив номеров / Номер 4, 2012 год Распечатать

Генотипирование изолятов ВЛКРС, распространенных на территории республики Калмыкия

Гулюкин М.И., Козырева Н.Г., Иванова Л.А. ГНУВИЭВ
Генджиева О.Б. Калмыцкий госуниверситет

Лейкоз крупного рогатого скота - хроническая инфекционная болезнь вирусной этиологии, занимающая в России первое место в структуре инфекционной патологии животных этого вида. Этиологическим агентом болезни является вирус лейкоза крупного рогато­го скота (ВЛКРС или BLV. bovine leukemia virus), относящийся к семейству Retroviridae, роду Delta retrovirus [2. 5. 6. 12]. Отличительной чертой всех ретровирусов является наличие в их составе фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы. осуществляющей важный этап жизненного цикла - син­тез ДНК на матрице РНК [10]. Затем ДНК-копия вирусного генома встраи­вается в геном клетки хозяина и остаётся в нём пожизненно.

В настоящее время учеными во всем мире исследуется генетичес­кое разнообразие ВЛКРС. Наиболее интенсивно проводятся исследования по гену env ВЛКРС. Кодируемые им белки - наружный гликопротеид gp51 и трансмембранный gp30 - отвечают за слияние, проникновение вируса в клетку и вызывают мощный иммунный ответ организма хозяина. В послед­нее время согласно предложенной классификации ВЛКРС Rodriguez S.M. et al.. 2009 [13] по гену env выделено 7 генотипов вируса. Зарубежными учеными также исследуется влияние того или иного генотипа ВЛКРС на про­явление иммунного ответа организма хозяина [7. 9. 12].

ВЛКРС формирует отдельную филогенетическую ветвь внутри се­мейства ретровирусов. Внутри подгруппы ВЛКРС расхождение в нуклеотидных последовательностях составляет менее 6% для генов pol и env, что свидетельствует о высокой степени консерватизма штаммов вируса из различных географических регионов мира. Несмотря на то, что причины консерватизма неизвестны, такая стабильность генома может быть резуль­татом высокой точности прохождения процесса обратной транскрипции или строгого ограничения условий репликации [3, 14]. Филогенетический анализ разных штаммов ВЛКРС на основе нуклеотидных последователь­ностей гена pol. показывает, что различие между ВЛКРС и Т-лимфотропным вирусом приматов (PTLV) по нуклеотидной последовательности составляет 42% [8. 11].

В научных целях, определение первичной структуры вируса лейкоза из разных регионов Российской Федерации позволит оценить генетиче­ское разнообразие циркулирующих вирусов, установить их филогенетическое родство и проследить эволюцию. Выявление того или иного генотипа ВЛКРС может играть определенно важную роль в исследовании этапов лейкомогенеза. В спорных случаях, связанных с импортом племенного скота, определение нуклеотидной последовательности ВЛКРС может помочь в вы­яснении источника инфицирования животных.

Цель исследований - изучение полиморфизма изолятов вируса лей­коза крупного рогатого скота, циркулирующих в некоторых хозяйствах Городовиковского района Республики Калмыкия методом секвенирования. и проведение филогенетического анализа на основе гена pol ВЛКРС.

Методика. Использовали 30 образцов провирусной ДНК. выделен­ных из цельной крови коров калмыцкой породы из хозяйств Городовиковс-кого района Республики Калмыкия в возрасте старше 5 лет.

На начальном этапе пробы крови исследовали в РИД и ПЦР. Экстрак­цию ДНК из 100 мкл цельной крови проводили методом преципитации НК спиртом с помощью наборов реагентов отечественного производства по инструкции производителя. Элюировали ДНК в 50 мкл ТЕ-буфера. Для амп­лификации и секвенирования участка гена pol ВЛКРС использовали разра­ботанные праймеры PF2/PR2.

ПЦР проводили на матрице ДНК ВЛКРС в программируемом термо-циклере "Терцик" в конечном объеме 25 мкл. Реакционная смесь содержа­ла 5 мкл ДНК пробы. 5 мкл буфера ПЦР. ЗмМ MgCI2. 10 мМ каждого дНТФ, по 10 пмоль каждого праймера, 5 ед. полимеразы Taq. бидистиллирован-ную воду. Для прохождения реакции амплификации искомого участка ДНК использовали следующие параметры: начальная денатурация ДНК при 95"С - 3 мин: затем 35 циклов: 94"С - 20 с. 62"С - 30 с. 72°С - 1 мин: 72С-З мин.

Детекцию продуктов ПЦР проводили методом электрофореза в 1,5% ном агарозном геле в объеме 15 мкл, содержащем 2.5 мкл раствора бро­мистого этидия. Результаты электрофореза регистрировали с помощью сис­темы гельдокументирования PowerShotA510 и заносили в базу данных.

Секвенирование образцов ДНК проводили в сторонней организа­ции. Нуклеотидные последовательности, полученные в результате секвени­рования. были идентифицированы в базах данных GenBank с помощью сервиса BLAST.

Филогенетический анализ выполняли с помощью программы Mega 3.1. Дендрограммы построены дистанционными методами присоедине­ния соседей NJ (neighbor-joining method. Saitou and Nei. 1987). минимума эволюции ME (minimum evolution. Cavalli-Sforza and Edwards. 1967. Saitou and lmanishi.1989. Rzhetskyand Nei. 1993) с использованием р-дистанций. Статистическую достоверность топологии филогенетического древа оцени­вали с помощью метода бутстрэп-анализа при количестве случайных выбо­рок 1000. Для сравнения использовали нуклеотидные последовательности гена pol изолятов ВЛКРС. представленные в БД GenBank.

Результаты и обсуждение. Распространение лейкоза в республике связывают с завозом в 60-е-80-е годы XX века молочного красного степ­ного скота, инфицированность которого к 90-м годам достигла 80%. Вместе с тем, значительное сокращение поголовья крупного рогатого скота в эти годы повлекло за собой и снижение уровня инфицированноеTM. Местный аборигенный скот, не контактировавший с привозным скотом, остаётся практически свободным от индуцированной ВЛКРС инфекции. В 2003-2009 гг. наивысший по республике уровень инфицированности крупного рогатого скота ВЛКРС был зарегистрирован в Городовиковском районе с колебаниями от 9.0 до 28.8%. В таблице 1 приведены результаты сероло­гических исследований скота на лейкоз в 4 хозяйствах этого района в тече­ние последних трех лет.

Таблица 1. Результаты серологических (РИД) исследований за 2009-2011 гг.

Наименование хозяйств

2009 год

2010 год

2011 год

исследо­вано, гол.

выявлено РИД+, гол.(%)

исследо­вано, гол.

выявлено РИД+, гол.(%)

исследовано, гол.

выявлено РИД+, гол.(%)

БАК КГУ

43

24(55.8)

39

22(66.4)

Поголовье ликвидировано

с. Дружное

213

99(46.4)

176

60(34)

84

13(15.4)

п. Шин-Бядл

776

451(58.1)

580

190(32)

810

197(24.3)

КФХ Демкино

260

91 (35)

336

86(25.5)

117

31(26.4)

Из 30 исследованных проб крови - 23 (77%) были серопозитивными (РИД+) и 7 (23%) - серонегативными (РИД-). В 21 пробе была выявлена ДНК провируса ВЛКРС (ПЦР+). для 9 проб обнаружен отрицательный ре­зультат в ПЦР (ПЦР-).

При сравнении результатов серологических и молекулярно-биологических исследований обнаружены 4 случая несоот­ветствия: РИД-/ПЦР+ - у 1 животного: РИД+/ПЦР- - у 3 животных. В 26 случаях выявлено совпадение резуль­татов РИД и ПЦР.

При проведении амплификации целевого фраг­мента гена pol с использованием разработанных праймеров PF2-PR2 получены участки ДНК изолятов провируса ВЛКРС размером 438 п.о.

Таблица 2. Характеристика исследованных изолятов провируса ВЛКРС

Хозяйство

Количество изолятов

Название изолята

КФХ Демкин П.В.

2

10/8k KALMIKIYA

10/2k KALMIKIYA

с. Дружное, индосектор

1

10/2d KALMIKIYA

БАК КТУ гурт Алиева A.M.

1

10/5b KALMIKIYA

п.Шин-Бядл, Южный индосектор

1

10/15sh KALMIKIYA

ПКО ДНК ВЛКРС*

1

K+FLK-BLV

*- положительный контрольный образец ПЦР

При анализе филогенетических отношений нук­леотидные последовательности исследуемых изолятов ВЛКРС (табл. 2) были выровнены с соответствующими консенсусными последовательностями провирусного гена pol изолятов ВЛКРС. представленными в БД GenBank. По результатам филогенетического анализа на основе pol гена построены дендрограммы (рисунок 1,2).

Pиc. 1. Филогенетическое сравнение участков гена pol ВЛКРС.

Puc. 2. Дендрограмма построена дистанционным методом минимума эво­люции (ME) с использованием 2-х параметрической модели Кимура и бутстрэп-анализа (N=100) [2].

Дендрограмма построена дистанционным ме­тодом минимума эволюции (ME) с использованием р-дистанций и бутстрэп-анализа (N=1000). Массив со­ставляет 22 последовательности.

Согласно топологии древа (на рис. 1) исследуе­мые изоляты провируса лейкоза КРС циркулирующие на территории Городовиковского района республики Калмыкии отнесены к группе изолятов. к которой принадлежат штаммы из Аргентины. Австралии, Японии. США. Бразилии. При этом данные изоляты отличаются от штаммов из США (М10987). Северной Италии (S83529) и также США (NC001414. AF033818), которые формируют отдельные клады.

По результатам ранее проведенного филогенетического анализа на основе гена pol провируса лейкоза КРС выявлена идентичность изо­лятов 10/5b KALMIKIYA. 10/2d KALMIKIYA с изолятом 09/5164 ROSTOV (JQ400141) из Ростовской области, а изолята 10/8k KALMIKIYA с изолятом 10/13 KALUGA (JQ400146) из Калужской области [1. 2].

Высокая степень сходства для анализируемых штаммов с перечис­ленными международными изолятами в среднем составляет от 97-100% в зависимости от референсной последовательности. Максимальное сов­падение выявлено с изолятом M16017_USA: в случае штаммов 10/8к KALMIKIYA и 10/15sh KALMIKIYA обнаруживается 100% сходство: для ос­тальных изолятов 10/2d KALMIKIYA. 10/5b KALMIKIYA. 10/2k KALMIKIYA такое совпадение составляет 98-99% (рисунок 3).

Рис. 3. Ветвь филогенетического древа, представленного на рис. 1.

При сравнении нуклеотидных последовательностей изолятов из Калмыкии относительно референсных последовательностей выявлены на­иболее частые замены следующих видов - транзиции: A—>G, G—>А, Т—>С, трансверсии: Т —>А.

В результате филогенетического анализа выявлена гомология участ­ка гена pol исследуемых изолятов ВЛКРС между собой и принадлежность их к одной группе совместно со штаммами из Японии. Австралии, Аргентины, США и Бразилии.

Определение нуклеотидной последовательности ВЛКРС может по­мочь в выяснении источника инфицирования животных. В данном случае установление близкородственных отношений изолятов 10/5b KALMIKIYA, 10/2d KALMIKIYA и 09/5164 ROSTOV подтверждается действительно имев­шим место фактом ввоза скота из Ростовской области на территорию республики Калмыкия, что. вероятно, и послужило источником инфекции. Так. только в 1981 г. из Ростовской области было ввезено 479 коров и 46 быков производителей красно-степной породы и 215 коров калмыцкой породы [4]. При этом следует отметить, что в других районах республики, где не было контакта местного КРС с инфицированными животными, скот остается здоровым. Частое перемещение скота между двумя соседними регионами отмечается и сегодня. В свою очередь, не исключается факт перевоза скота в Ростовскую область из Калужской области, что объясняет присутствие филогенетического родства изолятов 10/13 KALUGA и 10/8к KALMIKIYA. Для полного сравнительного филогенетического анализа в бу­дущем мы планируем изучить полиморфизм изолятов вируса лейкоза круп­ного рогатого скота, циркулирующих в Ростовской. Ставропольской. Калуж­ской и других областях РФ.

Таким образом, испытания разработанной системы праймеров PF2-PR2 продемонстрировали их универсальность при обнаружении провирус­ной ДНК ВЛКРС на территории России, что немаловажно для проведения диагностики лейкоза крупного рогатого скота. Кроме того, применение этих праймеров дало возможность проведения секвенирования с целью изуче­ния полиморфизма ВЛКРС.

Работа проводилась в рамках выполнения проекта по государствен­ному контракту с Министерством образования и науки Российской Феде­рации от 29 апреля 2011 года N16.M04.11.0018 по теме: "Разработка пре­паратов и тест-систем для диагностики вируса лейкоза крупного рогатого скота", шифр "2011-16-МЦП/18".

Список литературы

  1. Козырева Н.Г.. Гулюкин М.И.. Иванова Л.А.. Малоголовкин А.С.. Клименко А.И.. Разумовская В.В. Филогенетический анализ участка гена pol изолятов провируса лейкоза КРС. обнаруженных у животных из различных хозяйств регионов Российской Федерации//Доклады РАСХН. - 2011. - N°6. - С. 48-50.
  2. Лиманский А.П.. Лиманская О.Ю. Молекулярно-генетические методы - основа программ по искоренению лейкоза крупного рогатого скота //Биотехнология. - 2001. - N°3. - С.40-50.
  3. Пономарева И.С. Сычева М.В. Динамика инфицированноеTM, биохими­ческий и иммунологический тесты при лейкозе коров на Южном Урале // Ветеринар­ная патология. 2010. N°2. С. 69-71.
  4. Породный состав КРС в хозяйствах Калмыцкой АССР: отчет МСХ КАССР (годовой).12-14/ Отдел животноводства МСХ КАССР: рук. Манджиев В.Б.: исполн. Даваев П.К [и др.].- Элиста. 1982. - 59 с.
  5. Проблемы лейкоза животных/ Смирнов П.Н.. Незавитин А.Г.. Смирнова В.В.. Храмцов В.В. /- Новосибирск. 1992. - 468 с.
  6. Прохватилова Л.Б.. Ломакин А.И.. Колосов С.Н.. Дрыгин В.В.. Рыбаков С.С. Гусев А.А. Диагностика лейкоза КРС методом полимеразной цепной реакции// Вестник РАСХН. - 1998. - N°5. - С. 65-68.
  7. Asfaw Y. Distribution and superinfection of bovine leukemia virus genotypes in Japan/TsudukuS.. Konishi M. etal.//Arch. Virol. - 2005. - N150. - P. 493-505.
  8. Dube S.. Abbott L. Dube D.K.. Dolcini G.. Gutierrez S.. Ceriani С Juliarena M., Ferrer J.. Perzova R.. Poiesz B. J. The complete genomic sequence of an in vivo low replicating BLV strain // J. Virol. - 2009. - N6:120. (URL: http://www.virologyj.com/ content/6/1/120).
  9. Fechner H.. Blankenstein P.. Looman А Provirus Variants of the Bovine Leukemia Virus and Their Relation to the Serological Status of Naturally Infected Cattle// J.Virol. - 1997. - N237. - P.261-269.
  10. Felmer R. G. Molecular analysis of a 444 bp fragment of the BLV gp51 env gene reveals a high frequency of non-silent point mutations and suggest the presence of two subgroups of BLV in Chile//J. Vet. Microb. - 2005. - N108. - P. 39-47.
  11. Gillet N.. Florins A.. Boxus M. С Burteau. Nigra A.. Vandermeers F. Balon H.. Bouzar A.B.. DefoicheJ.. BurnyA.. ReichertM.. Kettmann R.. Willems L. Mechanisms of leukemogenesis induced by bovine leukemia virus: prospects for novel anti-retroviral therapies in human//J. Retroviral. - 2007. - N4. - P.18-50.
  12. Licursi M.. Inoshima Y. Wu D.. Yokcyama T. Gonzalez E.T., Sentsui H. Genetic heterogeneity among bovine leukemia virus genotypes and its relation to humoral responses in hosts //Virus Res. - 2002. - N86. - P.101-110.
  13. Rodriguez S.M.. Golemba M.D.. Campos R.H.. Trono K. Jones LR. Bovine leukemia virus can be classified into seven genotypes: evidence for the existence of two novel clades//J. Gen.Virol. - 2009. - N90.- P.2788-2797.

Реферат

Для изолятов провируса лейкоза КРС. выделенных от животных из некоторых хозяйств республики Калмыкии, определена нуклеотидная последовательность участ­ка гена pol. На основании проведенного филогенетического анализа выявлено, что все исследуемые изоляты принадлежали к одной группе, в которую входили штаммы вируса из Аргентины. Австралии. Бразилии. США и Японии.

Ключевые слова: вирус лейкоза крупного рогатого скота. ПЦР секвенирова-ние. филогенетический анализ.

Сведения об авторах

Гулюкин Михаил Иванович, доктор ветеринарных наук, профессор, академик РАСХН. директор ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт экспери­ментальной ветеринарии имени Я.Р. Коваленко": 109428. г. Москва. Рязанский про­спект, д. 24. корп. 1: телефон: 8(495)9700368: e-mail: viev@mail.ru.

Иванова Людмила Александровна, кандидат биологических наук, ведущий на­учный сотрудник лаборатории лейкозологии ГНУ "Всероссийский научно-исследова­тельский институт экспериментальной ветеринарии имени Я.Р. Коваленко": 109428. г. Москва. Рязанский проспект, д. 24. корп. 1: телефон: 8(495)9700366: e-mail: viev@mail.ru

Генджиева Ольга Бекяевна. кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры зоо-технииФГБОУ ВП0 "Калмыцкий государственный университет": 358000. Республика Калмыкия, г. Элиста, ул. Пушкина. 11: телефон: 88472239038: e-mail: gend_olga@mail.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Козырева Наталия Геннади­евна, младший научный сотрудник ГНУ 'Всероссийский научно-исследователь­ский институт экспериментальной ветеринарии имени Я.Р. Коваленко"; 109428, г. Москва, Рязанский проспект, д. 24, корп. 1; телефон: 8(495)9700366, м 89151137500; e-mail: nk07-73@rambler.ru.

UDC 619:616.98:578.828.11

GENOTYPING OF BLV ISOLATES SPREAD AT THE TERRITORY OFTHE REPUBLIC OF KALMYKIA

Gulyukin Ml., Kozyreva N.G., Gendzhieva O.B., Ivanova LA.

Summary

Amplification of the desired fragment of the pol gene was carried out with the use of developed primers PF2-PR2 complementary to a section of the BLV pol gene. The 438 bp fragments of the genome of BLV provirus isolates from mature seropositive cows were obtained by the PCR method. The nucleotide sequence of a section of the provirus pol gene of bovine leukemia virus (BLV) isolates from animals from some farms in Gorodovikovsky region of the Republic of Kalmykiya is determined whereby permit concluding homology of circulating viruses and belongtothesame group as BLV isolates from Argentina. Australia, Brazil, and the United States. On the basis of the revealed homology of the section of the pol gene of BLV isolates, primers PF2-PR2 can be used also for detecting BLV proviral DNA when conducting routine PCR diagnosis of bovine leucosis.

Key words: bovine leucosis virus. PCR. sequencing, phylogenetic analysis.

References

  1. Kozyreva N.G.. Gulyukin M.I.. Ivanova LA.. Malogolovkin A.S.. Klimenko A.I., Razumovskaya V.V. Filogenetichesky analiz uchastka gena pol izolyatov provirusa leykoza KRS. obnaruzhennykh u zhivotnykh iz razlichnykh hozyaystv regionov Rossiyskcy Federatsii [Phylogenetic analysis of pol gene site of leucosis provirus isolates found in animals from different farms of regions of Russia]. - 2011. - pp. 48-50.
  2. Limansky A.P.. Limanskaya O.Yu. Molekulyarno-geneticheskie metody - osnova programm po iskoreneniyu leykoza krupnogo rogatogo skota [Molecular genetic methods - basis of eradication programs of bovine leucosis]. - Biotehnologiya. 2001 (#3):40-50.
  3. Ponomareva I.S.. Sycheva M.V. Dinamika infitsirovannosti. biologichesky b immunologichesky testy pri leykoze korov na Yuzhnom Urale [Dynamics of infection rates, biochemical and immunological tests for leucosis of cows in the southern Urals]. -Veterinarnaya patologiya. 2010. #2. - pp. 69-71. 3. Porodny sostav krupnogo rogatogo skota v hozyaystvakh Kalmytskoy ASSR [Species composition of cattle on farms of the Kalmyk ASSR]. - 1982. - 59 p.
  4. SmirnovRN.. NezavitinA.G..SmirnovaV.V. KhramtsovV.V. Problemy leykoza zhivotnykh [Problems of animal leucosis]. - Novosibirsk. 1992. - 468 p.
  5. Prokhvatilova LB.. Lomakin A.I.. Kolosov S.N.. Drygin V.V.. Rybakov S.S.. GusevAA. Diagnostika leykoza KRS metodom polimeraznoytsepnoyreaktsii [Diagnostics of bovine leucosis by polymerase chain reaction]. - 1998 (#5). - pp. 65-68.
  6. 7 -13. Vide supra.

Author affiliation

Gulyukin Mikhail I.. D.Sc. in Veterinary Medicine, professor, academician of the Russian Academy of Agricultural Sciences, director of the Kovalenko All-Russian Institute of Experimental Veterinary Medicine: 24/1. Ryazansky ave.. Moscow. 109428: phone: 8(495)9700368: e-mail: viev@mail.ru.

Ivanova Lyudmila A.. Ph.D. in Biology, leadingscientific researcher of the laboratory of leucosis of the Kovalenko All-Russian Institute of Experimental Veterinary Medicine: 24/1, Ryazansky ave. Moscow. 109428: phone: 8(495)9700366: e-mail: viev@mail.ru.

Gendzhieva Olga В.. Ph.D. in Veterinary Medicine, senior lecturer of the department of zootechny of the Kalmyk state university: phone: 8(847)2239038: e-mail: gend_olga@ mail.ru.

Responsible for correspondence with the editorial board:

Kozyreva Nataliya G., junior scientific researcher of the laboratory of leucosis of the Kovalenko All-Russian Institute of Experimental Veterinary Medicine; 24/1, Ryazansky ave., Moscow, 109428; phone: 8(495)9700366, 8-915-113-7500; e-mail: nk07-73@rambler.ru.

 

2011 © Ветеринария Кубани Разработка сайта - Интернет-Имидж