_ Noul studiu descoperă parazitul malariei generează diversitate genetică folosind o tactică evolutivă „copy-paste”

Prin disecarea diversității genetice a celui mai mortal parazit al malariei umane – Plasmodium falciparum – cercetătorii de la Institutul European de Bioinformatică (EMBL-EBI) au identificat un mecanism de genetică „copy-paste” care crește diversitatea genetică a parazitului la scale de timp accelerate. Acest lucru ajută la rezolvarea unui mister de lungă durată cu privire la motivul pentru care parazitul prezintă puncte fierbinți de diversitate genetică într-un peisaj genetic altfel neremarcabil.

Malaria se transmite cel mai frecvent prin înțepăturile femelelor de țânțari Anopheles infectate cu P. falciparum. Cel mai recent raport mondial privind malaria afirmă că, în 2022, au existat aproximativ 249 de milioane de cazuri de malarie și peste 600.000 de decese prin malarie pe tot globul. 94% din cazurile de malarie și 95% din decesele cauzate de malarie se găsesc în Africa, sugarii, femeile însărcinate, călătorii și persoanele cu HIV/SIDA fiind expuși unui risc mai mare.

Noul studiu, publicat în jurnal. PLOS Biology, oferă perspective cheie în istoria evolutivă a P. falciparum prin analiza a două gene care codifică proteine ​​de suprafață esențiale pentru evaziunea imună. Genele în cauză sunt DBLMSP și DBLMSP2.

Aceste descoperiri ne aprofundează înțelegerea modului în care a evoluat parazitul malariei și ar putea ajuta la informarea noilor abordări ale dezvoltării vaccinurilor, oferind speranță pentru metode de prevenire mai eficiente împotriva unei boli care continuă să aibă un impact asupra milioanelor la nivel global.

De obicei, secvența genei unui individ este moștenită de la părinții lor, dar în anumite circumstanțe, o parte a unei secvențe de gene poate fi copiată între diferite gene de pe aceeași moleculă de ADN - aceasta este cunoscută ca conversie a genelor non-alelice. Acest proces a fost legat de evoluția unor familii importante de gene, inclusiv a celor implicate în funcționarea sistemului imunitar uman.

Una dintre descoperirile cheie ale acestui studiu este că conversia genelor are loc între P. falciparum DBLMSP și genele DBLMSP2 și are ca rezultat o diversitate genetică crescută în proteinele de suprafață ale parazitului. Deoarece aceste proteine ​​sunt expuse și interacționează cu sistemul nostru imunitar, ele sunt potențiale ținte ale vaccinului, iar o înțelegere mai deplină a diversității lor genetice ar putea fi foarte valoroasă pentru proiectarea vaccinurilor.

„Descoperirea „copie- Genetica paste din ADN-ul malariei dezvăluie impactul unui mecanism evolutiv subestimat”, a spus Brice Letcher, cercetător postdoctoral la Laboratorul de biologie și modelare a celulei (LBMC, Franța) și fost doctor. student la EMBL-EBI.

„Aici arătăm că conversia genelor a fost o strategie potențial importantă în spatele capacității malariei de a se adapta și de a prospera la oameni, inclusiv de a evita sistemul imunitar uman. Înțelegerea acestei flexibilități genetice oferă noi perspective asupra persistenței malariei și adaptării la gazda umană.”

Orice proteină care interacționează imun este potențial o țintă a vaccinului, dar cunoașterea diversității genetice globale este o cerință importantă pentru dezvoltarea vaccinului. De exemplu, vaccinurile antigripale și SARS-CoV-2 sunt dezvoltate pe baza cunoașterii modului în care au evoluat genomurile lor.

Cu toate acestea, punctele fierbinți foarte neobișnuite ale diversității genetice din genele P. falciparum DBLMSP și DBLMSP2 sunt atât de extrem, încât algoritmii actuali de cartografiere a variantelor genetice nu au reușit să le captureze, lăsând cercetătorii să nu fie conștienți de o mare parte a variației acestor gene.

Pentru a rezolva acest lucru, cercetătorii au dezvoltat un nou software de bioinformatică care utilizează grafice ale genomului și au analizat un eșantion larg de paraziți din 29 de țări. Această nouă abordare a dezvăluit o gamă largă de variante ascunse anterior și, cu acestea, au putut demonstra că au avut loc mai multe evenimente de conversie a genelor. Aceste noi variante, disponibile pentru descărcare de pe site-ul web legat de studiu, oferă o resursă valoroasă pentru comunitatea de cercetare a malariei.

„Graphurile genomului sunt o metodă bioinformatică excelentă pentru a ne ajuta să decodificam peisajele genetice complexe care decurg din interacțiunea dintre agenți patogeni și gazde umane”, a spus Sorina Maciuca, co-autor și fost dr. student în grupul Iqbal și Genomics Data Scientist la Genomics England. „Ele ne permit să luăm în considerare un spectru mai larg de diversitate genetică și să obținem noi perspective asupra modului în care agenții patogeni precum P. falciparum evoluează și se sustrag apărării noastre imunitare.”

Abordarea tradițională în genomică este de a defini o referință. genomului și descrieți orice alt genom ca un set de mici diferențe față de această referință. Acest lucru nu funcționează bine atunci când genomul diferă prea mult. Graficele genomului preiau o populație de genomi și construiesc un ansamblu de referință care este conștient de toate variațiile genetice ale speciei.

„Această cercetare oferă o hartă cuprinzătoare a diversității genetice a acestor două gene fascinante la P. falciparum”, a spus Zamin Iqbal, lider de grup la EMBL-EBI și profesor de genomică algoritmică și microbiană la Universitatea din Bath.

„De aproape un deceniu, încercăm să înțelegem tiparele neobișnuite ale acestor gene. acum, iar cea mai bună ipoteză a noastră fusese că „versiunile” cu adevărat diferite ale genei erau păstrate prin selecție naturală, din motive necunoscute.

„Am arătat aici că, de fapt, acest mecanism de copiere— conversia genelor – a creat în mod repetat aceste „versiuni” diferite anormale ale genelor. Aceste date nu numai că ne îmbunătățesc înțelegerea biologiei malariei, dar vor fi și valoroase pentru cercetătorii din întreaga lume care studiază aceste gene și interacțiunea lor cu sistemul nostru imunitar.”

(Fluierul)