veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2021-2-37-132-137veterinary-562Research ArticleБОЛЕЗНИ ПТИЦAVIAN DISEASESАнализ маркерных замен изолята вируса гриппа A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 H5N8, выделенного на территории Астраханской областиAnalysis of marker substitutions in A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 H5N8 isolate of avian influenza virus recovered in the Astrakhan Oblasthttps://orcid.org/0000-0002-3015-5594ЗиняковН. Г.ZinyakovN. G.

Зиняков Николай Геннадьевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник референтной лаборатории вирусных болезней птиц

600901, г. Владимир, мкр. Юрьевец

Nikolay G. Zinyakov, Candidate of Science (Biology), Senior Researcher, Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

600901, Vladimir, Yur’evets

zinyakov@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6314-2119АндриясовА. В.AndriyasovA. V.

Андриясов Артем Валерьевич, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник референтной лаборатории вирусных болезней птиц

Владимир

Artem V. Andriyasov, Candidate of Science (Biology), Leading Researcher, Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

Vladimir

andriyasov_av@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5501-4432ОвчинниковаЕ. В.OvchinnikovaYe. V.

Овчинникова Евгения Валерьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник референтной лаборатории вирусных болезней птиц

Владимир

Yevgeniya V. Ovchinnikova, Candidate of Science (Biology), Senior Researcher, Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

Vladimir

ovchinnikova@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1466-7602КозловА. А.KozlovA. A.

Козлов Антон Александрович, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник референтной лаборатории вирусных болезней птиц

Владимир

Anton A. Kozlov, Candidate of Science (Biology), Junior Researcher, Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

Vladimir

kozlov_aa@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8204-280XЖестковП. Д.ZhestkovP. D.

Жестков Павел Дмитриевич, аспирант, ведущий технолог референтной лаборатории вирусных болезней птиц

Владимир

Pavel D. Zhestkov, Post-Graduate Student, Leading Technologist, Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

Vladimir

zhestkov@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1681-5795АндрейчукД. Б.AndreychukD. B.

Андрейчук Дмитрий Борисович, кандидат биологических наук, заведующий референтной лабораторией вирусных болезней птиц

Владимир

Dmitry B. Andreychuk, Candidate of Science (Biology), Head of Reference Laboratory for Avian Viral Diseases

Vladimir

andreychuk@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1659-3256ЧвалаИ. А.ChvalaI. A.

Чвала Илья Александрович, кандидат ветеринарных наук, заместитель директора по НИР и  мониторингу

Владимир

Ilya A. Chvala, Candidate of Science (Veterinary Medicine), Deputy Director for Research and Monitoring

Vladimir

chvala@arriah.ruФГБУ «Федеральный центр охраны здоровья животных» (ФГБУ «ВНИИЗЖ»)РоссияFGBI “Federal Centre for Animal Health” (FGBI “ARRIAH”)Russian Federation20210107202102132137Copyright © Зиняков Н.Г., Андриясов А.В., Овчинникова Е.В., Козлов А.А., Жестков П.Д., Андрейчук Д.Б., Чвала И.А., 20212021Зиняков Н.Г., Андриясов А.В., Овчинникова Е.В., Козлов А.А., Жестков П.Д., Андрейчук Д.Б., Чвала И.А.Zinyakov N.G., Andriyasov A.V., Ovchinnikova Y.V., Kozlov A.A., Zhestkov P.D., Andreychuk D.B., Chvala I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/562

В конце 2020 г. на одной из птицефабрик в Астраханской области была зарегистрирована массовая гибель птиц, причиной которой стал грипп птиц. В работе представлены данные по выявлению маркерных замен вирусных белков изолята вируса гриппа птиц A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020. В результате комплекса исследований с использованием полимеразной цепной реакции в полученных пробах был идентифицирован вирус гриппа птиц типа А подтипа Н5N8. Согласно результатам секвенирования участка гена гемагглютинина установлена аминокислотная последовательность сайта расщепления гемагглютинина REKRRKR/GLF, характерная для изолятов высокопатогенного гриппа птиц. Филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей участка гена гемагглютинина (848–1105 н. п. открытой рамки считывания) позволил установить принадлежность изолята A/chicken/ Astrakhan/2171-1/2020 H5N8 к генетической кладе 2.3.4.4 высокопатогенного вируса гриппа птиц. В результате сравнительного анализа геномных сегментов с использованием доступных баз данных установлено родство вируса A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 H5N8 с изолятами вируса гриппа А/Н5, выявленными на территории Российской Федерации в 2016–2020 гг. Анализ аминокислотной последовательности вирусного гемагглютинина анализированного изолята выявил в рецептор-связывающем центре белка аминокислоты G225QRG228, характерные для вируса гриппа птиц и обеспечивающие повышенный аффинитет к рецепторам SAα-2,3-gal эпителиальных клеток птиц. Из числа описанных мутаций вируса гриппа, влияющих на успешную репродукцию его в организме млекопитающих, были выявлены единичные мутации 70G в белке NEP и 13Р в белке PB1. Мутаций, влияющих на чувствительность вируса к противовирусным препаратам: римантадину, амантадину, осельтамивиру и занамивиру – не обнаружено. Выявлены мутации 42S в белке NS1 и 30D, 215A в белке M1, признанные детерминантами патогенности для мышей.

At the end of 2020, a large-scale bird death was registered at one of the poultry farms in the Astrakhan region, the cause of which was avian influenza. Data on detection of the marker substitutions in viral proteins of avian influenza virus A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 isolate are presented in the paper. Type A Н5N8 avian influenza virus was identified with complex PCR-based methods in the submitted samples. Hemagglutinin gene fragment sequencing identified REKRRKR/ GLF, highly pathogenic avian influenza virus isolate-characteristic amino acid sequence of the hemagglutinin cleavage site. Phylogenetic analysis of nucleotide sequences of hemagglutinin gene segment (848–1105 bp ORF) allowed A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 H5N8 isolate to be classified to highly pathogenic avian influenza virus genetic clade 2.3.4.4. Comparative analysis of genome segments using available databases showed that A/chicken/Astrakhan/2171-1/2020 H5N8 virus related to А/Н5 avian influenza virus isolates detected in the Russian Federation in 2016–2020. Analysis of the studied virus isolate hemagglutinin amino acid identified AIV-characteristic G225QRG228 amino acids in the receptor-binding domain of the protein enabling high-affinity binding to avian epithelial cell SAα-2,3- gal receptors. Single mutations, 70G in NEP protein and 13Р in PB1 protein, out of the list of the reported influenza virus mutations affecting successful influenza virus replication in mammals were identified. No mutations affecting virus sensitivity to anti-viral medicines, rimantadin, amantadine, oseltamivir and zanamivir, were detected. The following mutations recognized as pathogenicity determinants in mice were found: 42S in the NS1 protein and 30D protein 215A in M1 protein.

Грипп птицH5N8генетический анализаминокислотные заменыAvian influenzaH5N8genetic analysisamino acid substitutionsРабота выполнена за счет средств ФГБУ «ВНИИЗЖ» в рамках тематики научно-исследовательских работ «Ветеринарное благополучие»The study was funded by the FGBI “ARRIAH” within the framework of “Veterinary Welfare” research workReferencesВолков М. С., Ирза В. Н., Варкентин А. В. Опыт ликвидации высокопатогенного гриппа птиц на территории Российской Федерации в 2016– 2017 гг. Ветеринария сегодня. 2018; 1 (24): 3–10. DOI: 10.29326/2304196X-2018-1-24-3-7.Volkov M. S., Irza V. N., Varkentin A. V. History of highly pathogenic avian influenza eradication in Russian Federation in 2016–2017. Veterinary Science Today. 2018; 1 (24): 3–10. DOI: 10.29326/2304-196X-2018-1-24-3-7.Волкова М. А., Чвала И. А., Ярославцева П. С., Сосипаторова В. Ю., Осипова О. С., Чвала И. А. Серологический мониторинг гриппа птиц в Российской Федерации в 2017–2018 годах. Ветеринария сегодня. 2019; 2 (29): 3–11. DOI: 10.29326/2304-196X-2019-2-29-3-7.Volkova M. A., Chvala I. A., Yaroslavtseva P. S., Sosipatorova V. Yu., Osipova O. S., Chvala I. A. Serological monitoring for avian influenza in the Russian Federation in 2017–2018. Veterinary Science Today. 2019; 2 (29): 3–11. DOI: 10.29326/2304-196X-2019-2-29-3-7.Lewis N. S., Banyard A. C., Whittard E., Karibayev T., Al Kafagi T., Chvala I., et al. Emergence and spread of novel H5N8, H5N5 and H5N1 clade 2.3.4.4 highly pathogenic avian influenza in 2020. Emerg. Microbes Infect. 2021; 10 (1): 148–151. DOI: 10.1080/22221751.2021.1872355.Lewis N. S., Banyard A. C., Whittard E., Karibayev T., Al Kafagi T., Chvala I., et al. Emergence and spread of novel H5N8, H5N5 and H5N1 clade 2.3.4.4 highly pathogenic avian influenza in 2020. Emerg. Microbes Infect. 2021; 10 (1): 148–151. DOI: 10.1080/22221751.2021.1872355.Stevens J., Blixt O., Tumpey T. M, Taubenberger J. K., Paulson J. C., Wilson I. A. Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from an H5N1 influenza virus. Science. 2006; 312 (5772): 404–410. DOI: 10.1126/science.1124513.Stevens J., Blixt O., Tumpey T. M, Taubenberger J. K., Paulson J. C., Wilson I. A. Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from an H5N1 influenza virus. Science. 2006; 312 (5772): 404–410. DOI: 10.1126/science.1124513.Matrosovich M. N., Gambaryan A. S., Teneberg S., Piskarev V.E., Yamnikova S. S., Lvov D. K., et al. Avian influenza A viruses differ from human viruses by recognition of sialyloligosaccharides and gangliosides and by a higher conservation of the HA receptor-binding site. Virology. 1997; 233 (1): 224–234. DOI: 10.1006/viro.1997.8580.Matrosovich M. N., Gambaryan A. S., Teneberg S., Piskarev V.E., Yamnikova S. S., Lvov D. K., et al. Avian influenza A viruses differ from human viruses by recognition of sialyloligosaccharides and gangliosides and by a higher conservation of the HA receptor-binding site. Virology. 1997; 233 (1): 224–234. DOI: 10.1006/viro.1997.8580.Seo S. H., Hoffmann E., Webster R. G. The NS1 gene of H5N1 influenza viruses circumvents the host anti-viral cytokine responses. Virus Res. 2004; 103 (1–2): 107–113. DOI: 10.1016/j.virusres.2004.02.022.Seo S. H., Hoffmann E., Webster R. G. The NS1 gene of H5N1 influenza viruses circumvents the host anti-viral cytokine responses. Virus Res. 2004; 103 (1–2): 107–113. DOI: 10.1016/j.virusres.2004.02.022.Jiao P., Tian G., Li Y., Deng G., Jiang Y., Liu C., et al. A single-amino-acid substitution in the NS1 protein changes the pathogenicity of H5N1 avian influenza viruses in mice. J. Virol. 2008; 82 (3): 1146–1154. DOI: 10.1128/JVI.01698-07.Jiao P., Tian G., Li Y., Deng G., Jiang Y., Liu C., et al. A single-amino-acid substitution in the NS1 protein changes the pathogenicity of H5N1 avian influenza viruses in mice. J. Virol. 2008; 82 (3): 1146–1154. DOI: 10.1128/JVI.01698-07.Gabriel G., Dauber B., Wolff T., Planz O., Klenk H. D., Stech J. The viral polymerase mediates adaptation of an avian influenza virus to a mammalian host. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (51): 18590–18595. DOI: 10.1073/pnas.0507415102.Gabriel G., Dauber B., Wolff T., Planz O., Klenk H. D., Stech J. The viral polymerase mediates adaptation of an avian influenza virus to a mammalian host. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (51): 18590–18595. DOI: 10.1073/pnas.0507415102.Dreier C., Resa-Infante P., Thiele S., Stanelle-Bertram S., Walendy-Gnirß K., Speiseder T., et al. Mutations in the H7 HA and PB1 genes of avian influenza a viruses increase viral pathogenicity and contact transmission in guinea pigs. Emerg. Microbes Infect. 2019; 8 (1): 1324–1336. DOI: 10.1080/22221751.2019.1663131.Dreier C., Resa-Infante P., Thiele S., Stanelle-Bertram S., Walendy-Gnirß K., Speiseder T., et al. Mutations in the H7 HA and PB1 genes of avian influenza a viruses increase viral pathogenicity and contact transmission in guinea pigs. Emerg. Microbes Infect. 2019; 8 (1): 1324–1336. DOI: 10.1080/22221751.2019.1663131.Dong G., Pens C., Luo J., Wang C., Han L., Wu B., et al. Adamantane-resistant influenza a viruses in the world (1902–2013): Frequency and distribution of M2 gene mutations. PLoS One. 2015; 10 (3):e0119115. DOI: 10.1371/journal.pone.0119115.Dong G., Pens C., Luo J., Wang C., Han L., Wu B., et al. Adamantane-resistant influenza a viruses in the world (1902–2013): Frequency and distribution of M2 gene mutations. PLoS One. 2015; 10 (3):e0119115. DOI: 10.1371/journal.pone.0119115.McAuley J. L., Gilbertson B. P., Trifkovic S., Brown L. E., McKimm-Breschkin J. L. Influenza virus neuraminidase structure and functions. Front. Microbiol. 2019; 10:39. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00039.McAuley J. L., Gilbertson B. P., Trifkovic S., Brown L. E., McKimm-Breschkin J. L. Influenza virus neuraminidase structure and functions. Front. Microbiol. 2019; 10:39. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00039.Aoki F. Y., Boivin G., Roberts N. Influenza virus susceptibility and resistance to oseltamivir. Antivir. Ther. 2007; 12 (4 Pt B): 603–616. PMID: 17944268.Aoki F. Y., Boivin G., Roberts N. Influenza virus susceptibility and resistance to oseltamivir. Antivir. Ther. 2007; 12 (4 Pt B): 603–616. PMID: 17944268.Fan S., Deng G., Song J., Tian G., Suo Y., Jiang Y., et al. Two amino acid residues in the matrix protein M1 contribute to the virulence difference of H5N1 avian influenza viruses in mice. Virology. 2009; 384 (1): 28–32. DOI: 10.1016/j.virol.2008.11.044.Fan S., Deng G., Song J., Tian G., Suo Y., Jiang Y., et al. Two amino acid residues in the matrix protein M1 contribute to the virulence difference of H5N1 avian influenza viruses in mice. Virology. 2009; 384 (1): 28–32. DOI: 10.1016/j.virol.2008.11.044.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.