Phylogenetic analysis based on ITS1 gene of Leishmania lineage: Meta-analysis using in-silico techniques

INTRODUCTION: Leishmaniasis is a parasitic disease caused by more than 20 Leishmania species. This disease is spread by vectors. Many researchers agree that Leishmania was spread to mammals by sandflies of the genus Phlebotomus and Lutzomyia. Leishmaniasis is still considered one of the most neglected diseases by the World Health Organization (WHO). An estimated 0.7-1 million new cases of leishmaniasis are reported annually from approximately 100 endemic countries. The types of leishmaniasis in humans are the visceral (VL), cutaneous (CL), mucocutaneous (MCL), diffuse cutaneous (DCL), and post kala-azar dermal (PKDL) forms of Leishmaniasis. The aim of this study is to perform phylogenetic analysis of Leishmania origin based on ITS1 gene region using in-silico techniques. In this way, it is also aimed to take a snapshot of a meta-analysis of vertical and horizontal spread at the global level.
METHODS: In this study, Leishmania ITS1 region sequences presented with the GenBank data of the National Center for Biotechnology Information, USA, (NCBI) until 15.05.2019 were taken and analyzed by in-silico techniques. 914 sequences were obtained for the Leishmania ITS1 region in the NCBI database. All sequences were examined and sequences without indel problems were selected from these strains mapped according to the consensus sequence. It was decided to form a phylogenetic tree with the forms that were examined and 65 strains were obtained by removing the sub-branches.
RESULTS: The phylogenetic tree obtained in this study showed that Leishmania strains clustered in six branches according to the ITS1 region. Here, a phylogenetic tree is drawn and the molecular epidemiological and demographic data of these six generations and beyond, which are obtained as a result of the genetic relationships between the strains, are summarized.
DISCUSSION AND CONCLUSION: In conclusion, Leishmaniasis is an important public health problem that can be seen in many developing countries. In this study, the strains examined using the in-silico method were isolated from different geographies of the world between 1984 and 2018. The phylogenetic relationships between these strains show not only the vertical spread of the origins over the years, but also the horizontal spread geographically. These species were obtained from different host and tissue types. Thus, the relationships of Leishmania strains in the host-vector-reservoir chain are explained. Therefore, it is clear that there is a need for more meta-analysis studies such as this study on factors and their diffusion.

Leishmania soyunun ITS1 genine dayalı filogenetik analiz: In-silico teknikleri kullanılarak meta-analiz

GİRİŞ ve AMAÇ: Leishmaniasis, 20’den fazla Leishmania türü tarafından oluşturulan paraziter bir hastalıktır. Bu hastalık vektörler tarafından yayılmaktadır. Birçok araştırmacı, Leishmania’nın memelilere Phlebotomus ve Lutzomyia cinsi tatarcık sinekleri tarafından yayıldığı konusunda hemfikirdir. Leishmaniasis, halen Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından en çok ihmal edilen hastalıklardan biri olarak kabul edilmektedir. Yaklaşık 100 endemik ülkeden yılda tahmini 0.7-1 milyon yeni leishmaniasis vakası bildirilmektedir. İnsanlardaki leishmaniasis türleri, Leishmaniasis’in visseral (VL), kutanöz (CL), mukokutanöz (MCL), diffüz kutanöz (DCL) ve post kala-azar dermal (PKDL) formlarıdır. Bu çalışmanın amacı, in-silico teknikler kullanılarak Leishmania kökeninin ITS1 gen bölgesine dayalı filogenetik analizini gerçekleştirmektir. Bu yolla, küresel düzeyde vertikal ve horizontal yayılımın meta-analizi ile anlık bir görüntü almak da amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Bu çalışma ile 15.05.2019 tarihine kadar National Center for Biotechnology Information, USA, (NCBI) GenBank verileri ile sunulan Leishmania ITS1 bölge sekansları alınarak in-silico tekniklerle analiz edilmiştir. NCBI veritabanında Leishmania ITS1 bölgesi için 914 dizi elde edildi. Tüm sekanslar incelenmiş ve konsensüs sekansına göre haritalanan bu suşlardan ekle-sil (indel) problemi olmayan sekanslar seçilmiştir. İncelenen ve alt dalları çıkarılarak 65 suş elde edilen formlar ile filogenetik ağacın oluşturulmasına karar verilmiştir.
BULGULAR: Bu çalışmada elde edilen filogenetik ağaç, Leishmania suşlarının ITS1 bölgesine göre altı kolda kümelendiğini göstermiştir. Burada filogenetik bir ağaç çizilerek suşlar arasındaki genetik ilişkiler sonucunda elde edilen bu altı kuşak ve ötesine ait moleküler epidemiyolojik ve demografik veriler özetlenmiştir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Sonuç olarak Leishmaniasis, gelişmekte olan birçok ülkede görülebilen önemli bir halk sağlığı sorunudur. Bu çalışmada in-silico yöntemi kullanılarak incelenen suşlar 1984-2018 yılları arasında dünyanın farklı coğrafyalarından izole edilmiştir. Bu suşlar arasındaki filogenetik ilişkiler, kökenlerin yıllara göre sadece dikey yayılımını değil, aynı zamanda coğrafi olarak yatay yayılımı da göstermektedir. Bu türler farklı konak ve doku tiplerinden elde edilmiştir. Böylece Leishmania suşlarının konak-vektör-rezervuar zincirindeki ilişkileri açıklanmaktadır. Bu nedenle, faktörler ve bunların yayılımı üzerine bu çalışma gibi çok sayıda meta-analiz çalışmasına ihtiyaç olduğu açıktır.