Генетическое разнообразие и эволюция Mycobacterium tuberculosis

• Автор: Мокроусов, Игорь Владиславович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Туберкулез древнее и современное заболевание человечества

1.2. Структура генома М i

1.3. Эволюция М. i x.

1 .4. Реконструкция ранней эволюции М. i x.

1.5. Популяционная структура Мi и филогенетические

построения

1.6. Молекулярноэпидемиологические маркеры М. i.

1.7. Генетическое семейство ii вида М. i

1.8. Развитие лекарственной устойчивости М. i

как форма микроэволюции.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Штаммы М. i и определение лекарственной
устойчивости
2.2. Определение мутаций устойчивости к ПТП.
2.2.1. Определение мутаций в
2.2.1.1. Определение мутаций в методом ПТДРПДРФ
2.2.1.2. Определение мутаций в методом МАСГ1ЦР.
2.2.2. Определение мутаций в гроВ методом МАСГЩР.
2.2.2.1. Вариант простой МАСГПДР.
2.2.2.2. Вариант двушаговой гнездной аллельслецифической ПЦР
2.2.3. Определение мутаций в етЬВЗОб
2.2.3.1. Определение мутаций в етЬВЗОб методом ПЦРПДРФ.
2.2.3.2. Определение мутаций в етЬВЗОб методом МАСГЩР
2.3. Геномная дактилоскопия штаммов М i
2.3.1. Сполиготипирование
2.3.2. I типированис.
2.3.3. V типирование
2.3.4. Типирование с использованием инвертированной I
2.4. Анализ I.
2.5. Анализ длины гена v3I
2.6. Анализ структуры локуса .
2.7. Сбор данных по V локусам и создание глобальной базы
данных V штаммов ii.
2.8. Статистический анализ.
2.9. Расчет генетического расстояния между географическими
популяциями.
2 Анализ исторических связей между географическими регионами. Глава 3. АНАЛИЗ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ I И РРЕЭЛЕМЕНТОВ ГЕНОМА ШТАММОВ I I
3.1. Филогенетический анализ штаммов ii на основе I
3.2. Анализ полиморфизма II.
3.3. Анализ полиморфизма гена 7v3.5.
3.4. Анализ локуса .
3.5. Генотипироваиие штаммов М. i, выделенных в Китае.
3.6. Применение инвертированной I, для генотипирования
М. i и детекции генотипа ii.
3.7. Праволевое сполиготипирование
Глава 4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ДЕТЕКЦИЯ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ I I.
4.1. Анализ мутаций в
4.2. Анализ мутаций в горячем участке гроВ кодоны 6,6,
4.3. Анализ мутаций в етЬВЗОб.
4.4. Анализ распределения основных мутаций устойчивости
Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ ЛОКУСОВ V ДЛЯ ОЦЕНКИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ И ЭВОЛЮЦИИ М. I.
5.1. Оценка нового поколения V маркеров для высокоразрешающего
генотипирования
5.1.1. Анализ штаммов с различными профилями I
выборка
5.1.2. V генотигшрование штаммов ii двух преобладающих
I 0 кластеров.
5.2. Глобальная база данных IV и филогеографический анализ
генотипа ii.
Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ.
6.1. Древние и современные штаммы ii концепция, эволюция
и диагностика
6.2. Изменения в генах резистентности как форма микроэволюции генома
М. i и генотипическое определение лекарственной
устойчивости.
6.3. Редуцированная схема Vтипирования российских штаммов
ii и анализ кластера ii.
6.4. Филогеография генотипа ii в контексте коэволюции И. i
и М. i
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВОЗ Всемирная Организация Здравоохранения ГАСПЦР гнездная аллельспецифическая П1ДР МАСПЦР мультиплексная аллельспецифическая ПЦР МВТ микобактерии туберкулеза
ПДРФ полиморфизм длины рестрикционных фрагментов
пн пар нуклеотидов
ПТП противотуберкулезные препараты
ГПДР полимеразная цепная реакция
ТБ туберкулез
i i
i генетическое семейство вида М. i
I , i ii англ.
кластеризованные регулярно разделенные спенсерами палиндромные повторы i англ. прямой повтор
ЕМВ этамбутол III изониазид
i ii i англ. горячий локус для инсерций
i i i генетическое семейство вида М i
i англ. крупный нуклеотидный полиморфизм МСМС v i построение цепи Маркова по алгоритму МонтеКарло
i i англ. множественнолекарственноустойчивый
iii i англ. многомерное масштабирование
I i i i англ. микобактериальиые рассеянные повторы
i i англ. мультилокусное тигшрование
i i x i i геномный регион различия
ii i англ. полиморфизм длины рестрикционных фрагментов
I рифампицин
iii i ii i англ. участок, определяющий устойчивость к рифампицину
i i i англ. полиморфизм единичных нуклеотидов
i i ii v англ.
невзвешенный попарный метод арифметических средних
V vi англ. вариабельное количество тандемных повторов
X x i англ. исключительно лекарственноустойчивый
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Современный ТБ достиг прибрежных народов Африки только в , в результате, у чернокожего населения Африки наблюдаются более высокий уровень заболеваемости и частое развитие тяжелых форм заболевания , . В США, смертность от туберкулеза у чернокожих составляла ,0 в при этом острое и фатальное течение первичной инфекции отражало отсутствие предшествующего сосуществования с исторически современными штаммами М. В отличие от Африки, ТБ был эндемичен в Европе в течение более длительного периода и достиг эпидемического уровня в веке, прежде всего изза неблагоприятных социальных условий, а именно скученности населения, отсутствия систем очистки и доставки воды, плохих условий труда, и т. ТБ составила ,0 в , . В северной Европе, ситуация несколько отличалась от центральной Европы в Швеции и Финляндии до года имело место заметное различие в уровне заболеваемости между городами и сельской местностью, при этом смертность в городах была в два раза выше чем в целом по стране i, , . Распространение туберкулеза в восточной Европе, включая Россию, было замедлено гораздо более поздней индустриализацией и затрудненным передвижением через естественные или политические границы , . Еще в е годы ТБ достаточно редко встречался в России, которая оставалась преимущественно крестьянской страной i, . Начало эпидемического распространения туберкулеза в России началось позже других европейских стран в конце века и смертность от туберкулеза в году составила ,0 i, , что отражает положение в Англии 0 годами раньше. Таким образом, смертность от туберкулеза достигла пика в Англии в начале гг. Европе i, , i, , . В России она оставалась очень высокой в начале века ,0, в то время как в Европе началось ее снижение ,0 i, i, . Структура генома М. Современные молекулярные методы позволили понять функционирование генома возбудителя туберкулеза М. Первый полный геном М. В настоящее время в имеется информация о полных геномах 5 штаммов, а проекты секвенирования реализуются еще для штаммов. М. i одинаковы для всех штаммов. Размер генома М i составляет . Функциональное распределение генов М. Большая часть генома М. ДНКповторов могут быть связаны с антигенной вариабельностью Рис. Таблица 1. Функциональная классификация генов М i v . Рис. Круговая карта хромосомы М i v. Внешняя окружность показывает шкалу в тпн 0 соответствует i. Первое внешнее кольцо показывает положение генов РНК тРНКголубые, остальныерозовые и регион розовый прямоугольник второе кольцо к центру показывает кодирующие участки, на плюсцепи темнозеленые, на минусцепи светлозеленые третье кольцо показывает повторяющуюся ДНК инсерционные последовательности, оранжевым цветом семейство темнорозовым, профаги синим четвертое, пятое и шестое кольца показывают положение генов семейств РРЕ зеленым, РЕ лиловый и РЕ темнокрасный. Гистограмма в центре показывает желтым и красным . Углубленный анализ генома М. Среди локусов I семейства I3, I5, I, I, I 1 , I2. I3, I0, член семейства встречается наиболее часто. I широко используется в молекулярной эпидемиологии т. Гены протеинов, вовлеченных в липидный метаболизм, занимают 8 генома, что подчеркивает их значение для особого жизненного цикла М. Это находится в согласии с данными о наличии широкого круга липидов, гликолипидов, липогликанов и поликетидов в клеточной стенке М. М. i использовать липиды и стеролы клетки хозяина в качестве источника энергии. Два новых крупных генных семейства были впервые обнаружены именно в геноме М. РЕ и РРЕ названные в соответствии с характерными терминальными мотивами РЕ, или РРЕ, и включающие 0 и членов, соответственно в геноме штамма v. Кроме того, часть представителей семейства РЕ имеет домен с высоким содержанием глицина и , i i . Существует предположение о значении этих протеинов РЕ и РРЕ для антигенной вариабельности и патогенеза. Другим важным и специфическим генным семейством в геноме М i являются гены, кодирующие протеины Мсе от англ. Вероятно, протеины Мсе экспрессируются на поверхности клетки и играют важную роль в инфекционном процессе М. Аналогичным образом, семейство X1 играет ключевую роль во взаимодействии патогена и организма хозяина. Прототипный протеин этого семейства 6 англ.