Published April 7, 2022 | Version v1
Publication Open

Molecular detection and phylogenetic analysis of porcine circovirus type 3 in Tibetan pigs on the Qinghai-Tibet Plateau of China

Creators

  • 1. Gansu Agricultural University
  • 2. University of Karachi
  • 3. International Center for Chemical and Biological Sciences

Description

Porcine circovirus type 3 (PCV3) has been confirmed to infect pigs, posing a health risk and making pigs more susceptible to other pathogens. After the first report of PCV3 infection in the United States, its prevalence was determined in pigs suffering from clinical digestive or respiratory diseases in several other regions, including the Sichuan and Gansu provinces of China. In this study, we describe the frequency of PCV3 detection in Tibetan pigs inhabiting three different provinces surrounding the Qinghai-Tibet Plateau of China.A total of 316 samples from diarrheic animals and 182 samples from healthy animals were collected in a randomized manner. Conventional PCR was applied for PCV3 DNA detection. The conserved regions of the PCV3 gene were analyzed with MEGA 7.1 software to design specific primers to sequence entire Cap genes in PCV3 strains, and the sequences were then used to confirm the subtypes of PCV3 in the positive samples. Prediction of the amino acid sequences by nucleotide sequence translation was also performed to compare the point mutations in the entire Cap protein. Twenty PCV3 whole-genomic sequences were used for genome phylogenetic analyses of PCV3 and sequence alignments with 22 other reference strains.We found that the prevalence of the virus was significantly higher in samples from pigs with diarrhoea than that in samples from healthy pigs. Phylogenetic analysis of Cap proteins demonstrated that the 20 PCV3 strains formed three clades, including PCV3a (8/20, 40.00%), PCV3b (5/20, 25%) and PCV3c (7/20, 35.00%). The complete genome sequence revealed that these strains formed one branch in the phylogenetic tree. Sequence analysis showed that the Cap proteins of the 20 different viral strains shared between 95.84 and 99.18% nucleotide identity. Cap protein sequence analyses showed that the positivity rate of PCV3a was highest in the samples from pigs with diarrhoea. In comparison, PCV3c was the most elevated subtype in the healthy samples. There was no mutation at a specific site in the amino acid sequences of the entire Cap protein from different PCV3 subtype strains from heathy samples. There was a mutation at site 113 in PCV3a, site 129 in PCV3b, and site 116 in PCV3c.Our present data provide evidence that PCV3 is prevalent in Tibetan pigs at high altitudes in China, and the higher prevalence rates of the PCV3a and PCV3b subtypes in samples from pigs with diarrhoea further indicate that the genotypes should not be neglected during surveys of the pathogenicity of PCV3. Phylogenetic and genetic diversity analyses suggested that the continuous evolution, adaptation and mechanisms of pathogenicity of PCV3 in Tibetan pigs living in this special environment should be further studied.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم التأكد من أن فيروس سيرك الخنازير من النوع 3 (PCV3) يصيب الخنازير، مما يشكل خطرًا على الصحة ويجعل الخنازير أكثر عرضة لمسببات الأمراض الأخرى. بعد التقرير الأول عن عدوى PCV3 في الولايات المتحدة، تم تحديد انتشاره في الخنازير التي تعاني من أمراض الجهاز الهضمي أو الجهاز التنفسي السريرية في العديد من المناطق الأخرى، بما في ذلك مقاطعتي سيتشوان وقانسو في الصين. في هذه الدراسة، وصفنا تواتر اكتشاف لقاح PCV3 في الخنازير التبتية التي تعيش في ثلاث مقاطعات مختلفة تحيط بهضبة تشينغهاي- التبت في الصين. تم جمع ما مجموعه 316 عينة من حيوانات الإسهال و 182 عينة من الحيوانات السليمة بطريقة عشوائية. تم تطبيق تفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي للكشف عن الحمض النووي PCV3. تم تحليل المناطق المحفوظة من جين PCV3 باستخدام برنامج MEGA 7.1 لتصميم بادئات محددة لتسلسل جينات CAP بأكملها في سلالات PCV3، ثم تم استخدام التسلسلات لتأكيد الأنواع الفرعية من PCV3 في العينات الإيجابية. كما تم التنبؤ بتسلسلات الأحماض الأمينية عن طريق ترجمة تسلسل النوكليوتيدات لمقارنة طفرات النقاط في بروتين الكاب بأكمله. تم استخدام عشرين تسلسلًا جينيًا كاملًا لـ PCV3 للتحليلات الجينية الوراثية لـ PCV3 ومحاذاة التسلسل مع 22 سلالة مرجعية أخرى. وجدنا أن انتشار الفيروس كان أعلى بكثير في عينات الخنازير المصابة بالإسهال منه في عينات الخنازير السليمة. أظهر التحليل الوراثي لبروتينات CAP أن سلالات PCV3 العشرين شكلت ثلاث طبقات، بما في ذلك PCV3a (8/20، 40.00 ٪)، PCV3b (5/20، 25 ٪) و PCV3c (7/20، 35.00 ٪). كشف تسلسل الجينوم الكامل أن هذه السلالات شكلت فرعًا واحدًا في شجرة التطور. أظهر تحليل التسلسل أن بروتينات CAP من 20 سلالة فيروسية مختلفة تشترك بين 95.84 و 99.18 ٪ من هوية النيوكليوتيدات. أظهرت تحليلات تسلسل بروتين CAP أن معدل إيجابية PCV3a كان الأعلى في عينات الخنازير المصابة بالإسهال. وبالمقارنة، كان PCV3c هو النوع الفرعي الأكثر ارتفاعًا في العينات الصحية. لم تكن هناك طفرة في موقع معين في تسلسلات الأحماض الأمينية لبروتين كاب بأكمله من سلالات مختلفة من النوع الفرعي PCV3 من عينات الصحة. كانت هناك طفرة في الموقع 113 في PCV3a، والموقع 129 في PCV3b، والموقع 116 في PCV3c. توفر بياناتنا الحالية دليلًا على أن PCV3 منتشر في الخنازير التبتية على ارتفاعات عالية في الصين، كما تشير معدلات الانتشار الأعلى للأنواع الفرعية من PCV3a و PCV3b في عينات من الخنازير المصابة بالإسهال إلى أنه لا ينبغي إهمال الأنماط الجينية أثناء عمليات مسح إمراض PCV3. اقترحت تحليلات التطور الوراثي والتنوع الوراثي أن التطور المستمر والتكيف وآليات الإمراض لـ PCV3 في الخنازير التبتية التي تعيش في هذه البيئة الخاصة يجب أن تخضع لمزيد من الدراسة.

Translated Description (French)

Il a été confirmé que le circovirus porcin de type 3 (PCV3) infecte les porcs, posant un risque pour la santé et rendant les porcs plus sensibles à d'autres agents pathogènes. Après le premier rapport d'infection par le PCV3 aux États-Unis, sa prévalence a été déterminée chez des porcs souffrant de maladies digestives ou respiratoires cliniques dans plusieurs autres régions, y compris les provinces chinoises du Sichuan et du Gansu. Dans cette étude, nous décrivons la fréquence de détection du PCV3 chez les porcs tibétains habitant trois provinces différentes entourant le plateau Qinghai-Tibet de Chine. Au total, 316 échantillons d'animaux diarrhéiques et 182 échantillons d'animaux sains ont été prélevés de manière aléatoire. La PCR conventionnelle a été appliquée pour la détection de l'ADN du PCV3. Les régions conservées du gène PCV3 ont été analysées avec le logiciel MEGA 7.1 pour concevoir des amorces spécifiques pour séquencer des gènes Cap entiers dans des souches de PCV3, et les séquences ont ensuite été utilisées pour confirmer les sous-types de PCV3 dans les échantillons positifs. La prédiction des séquences d'acides aminés par traduction de séquence nucléotidique a également été réalisée pour comparer les mutations ponctuelles dans la protéine Cap entière. Vingt séquences génomiques complètes du PCV3 ont été utilisées pour les analyses phylogénétiques du génome du PCV3 et les alignements de séquences avec 22 autres souches de référence. Nous avons constaté que la prévalence du virus était significativement plus élevée dans les échantillons de porcs atteints de diarrhée que dans les échantillons de porcs en bonne santé. L'analyse phylogénétique des protéines Cap a démontré que les 20 souches de PCV3 formaient trois clades, dont le PCV3a (8/20, 40,00 %), le PCV3b (5/20, 25 %) et le PCV3c (7/20, 35,00 %). La séquence complète du génome a révélé que ces souches formaient une branche dans l'arbre phylogénétique. L'analyse de séquence a montré que les protéines Cap des 20 souches virales différentes partageaient entre 95,84 et 99,18% d'identité nucléotidique. Les analyses de la séquence des protéines cap ont montré que le taux de positivité du PCV3a était le plus élevé dans les échantillons de porcs atteints de diarrhée. En comparaison, le PCV3c était le sous-type le plus élevé dans les échantillons sains. Il n'y avait pas de mutation à un site spécifique dans les séquences d'acides aminés de la protéine Cap entière provenant de différentes souches de sous-type PCV3 provenant d'échantillons heathy. Il y avait une mutation au site 113 dans le PCV3a, au site 129 dans le PCV3b et au site 116 dans le PCV3c. Nos données actuelles fournissent des preuves que le PCV3 est répandu chez les porcs tibétains à haute altitude en Chine, et les taux de prévalence plus élevés des sous-types de PCV3a et de PCV3b dans les échantillons de porcs atteints de diarrhée indiquent en outre que les génotypes ne doivent pas être négligés lors des enquêtes sur la pathogénicité du PCV3. Les analyses phylogénétiques et génétiques de la diversité ont suggéré que l'évolution continue, l'adaptation et les mécanismes de pathogénicité du PCV3 chez les porcs tibétains vivant dans cet environnement spécial devraient être étudiés plus avant.

Translated Description (Spanish)

Se ha confirmado que el circovirus porcino tipo 3 (PCV3) infecta a los cerdos, lo que representa un riesgo para la salud y hace que los cerdos sean más susceptibles a otros patógenos. Después del primer informe de infección por PCV3 en los Estados Unidos, se determinó su prevalencia en cerdos que padecían enfermedades clínicas digestivas o respiratorias en varias otras regiones, incluidas las provincias chinas de Sichuan y Gansu. En este estudio, describimos la frecuencia de detección de PCV3 en cerdos tibetanos que habitan en tres provincias diferentes que rodean la meseta Qinghai-Tíbet de China. Se recogieron un total de 316 muestras de animales diarreicos y 182 muestras de animales sanos de manera aleatoria. Se aplicó PCR convencional para la detección de ADN de PCV3. Las regiones conservadas del gen PCV3 se analizaron con el software MEGA 7.1 para diseñar cebadores específicos para secuenciar genes Cap completos en cepas de PCV3, y las secuencias se utilizaron para confirmar los subtipos de PCV3 en las muestras positivas. También se realizó la predicción de las secuencias de aminoácidos mediante la traducción de la secuencia de nucleótidos para comparar las mutaciones puntuales en toda la proteína Cap. Se utilizaron veinte secuencias genómicas completas de PCV3 para los análisis filogenéticos del genoma de PCV3 y alineamientos de secuencias con otras 22 cepas de referencia. Encontramos que la prevalencia del virus fue significativamente mayor en muestras de cerdos con diarrea que en muestras de cerdos sanos. El análisis filogenético de las proteínas Cap demostró que las 20 cepas de PCV3 formaban tres clados, incluidos PCV3a (8/20, 40.00%), PCV3b (5/20, 25%) y PCV3c (7/20, 35.00%). La secuencia completa del genoma reveló que estas cepas formaban una rama en el árbol filogenético. El análisis de secuencia mostró que las proteínas Cap de las 20 cepas virales diferentes compartían entre 95.84 y 99.18% de identidad de nucleótidos. Los análisis de la secuencia de la proteína Cap mostraron que la tasa de positividad de PCV3a era más alta en las muestras de cerdos con diarrea. En comparación, PCV3c fue el subtipo más elevado en las muestras sanas. No hubo mutación en un sitio específico en las secuencias de aminoácidos de toda la proteína Cap de diferentes cepas del subtipo PCV3 de muestras de salud. Hubo una mutación en el sitio 113 en PCV3a, el sitio 129 en PCV3b y el sitio 116 en PCV3c. Nuestros datos actuales proporcionan evidencia de que PCV3 es prevalente en cerdos tibetanos a grandes altitudes en China, y las tasas de prevalencia más altas de los subtipos PCV3a y PCV3b en muestras de cerdos con diarrea indican además que los genotipos no deben descuidarse durante los estudios de la patogenicidad de PCV3. Los análisis filogenéticos y de diversidad genética sugirieron que la evolución continua, la adaptación y los mecanismos de patogenicidad de PCV3 en cerdos tibetanos que viven en este entorno especial deberían estudiarse más a fondo.

Files

s12985-022-01792-4.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e1366e6e001c8ed34d871fe981477893
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف الجزيئي والتحليل الوراثي لفيروس سيرك الخنازير من النوع 3 في الخنازير التبتية على هضبة تشينغهاي التبت في الصين
Translated title (French)
Détection moléculaire et analyse phylogénétique du circovirus porcin de type 3 chez les porcs tibétains sur le plateau du Qinghai-Tibet en Chine
Translated title (Spanish)
Detección molecular y análisis filogenético de circovirus porcino tipo 3 en cerdos tibetanos en la meseta Qinghai-Tíbet de China

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4223524619
DOI
10.1186/s12985-022-01792-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4389342439 (Other)
https://openalex.org/W4297611268 (Other)
https://openalex.org/W4281297952 (Other)
https://openalex.org/W3149237550 (Other)
https://openalex.org/W2996642006 (Other)
https://openalex.org/W2962777341 (Other)
https://openalex.org/W2132789796 (Other)
https://openalex.org/W2092374783 (Other)
https://openalex.org/W1974795989 (Other)
https://openalex.org/W1486956145 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2055556815
  • https://openalex.org/W2111970919
  • https://openalex.org/W2541735858
  • https://openalex.org/W2549196812
  • https://openalex.org/W2584221618
  • https://openalex.org/W2624783288
  • https://openalex.org/W2725293293
  • https://openalex.org/W2742185018
  • https://openalex.org/W2769403889
  • https://openalex.org/W2789550663
  • https://openalex.org/W2790281079
  • https://openalex.org/W2792067294
  • https://openalex.org/W2793248706
  • https://openalex.org/W2808234841
  • https://openalex.org/W2848557705
  • https://openalex.org/W2891952387
  • https://openalex.org/W2904488645
  • https://openalex.org/W2909843111
  • https://openalex.org/W2928081037
  • https://openalex.org/W2946566573
  • https://openalex.org/W2958707836
  • https://openalex.org/W2966641038
  • https://openalex.org/W2975558589
  • https://openalex.org/W2997728156
  • https://openalex.org/W2997867944
  • https://openalex.org/W3005243019
  • https://openalex.org/W3021439991
  • https://openalex.org/W3035570230
  • https://openalex.org/W3037887682
  • https://openalex.org/W3044124663
  • https://openalex.org/W3087383422
  • https://openalex.org/W3099008149
  • https://openalex.org/W3116854853
  • https://openalex.org/W3118775658
  • https://openalex.org/W3162425614
  • https://openalex.org/W3186755385
  • https://openalex.org/W3194747884
  • https://openalex.org/W4200200830