Незначительные генетические различия приводят к серьезным изменениям у паразитов
Исследователи обнаружили тонкие генетические различия, которые делают одного паразита гораздо более вирулентным, чем его близкого родственника.
Ученые изучили эволюцию этих паразитов и выяснили, что, хотя архитектура их геномов остается схожей, они разошлись от общего предка 28 миллионов лет назад — примерно в четыре раза дольше, чем разделение линий человека и гориллы.
Toxoplasma — возможно, самый успешный паразит. Он может распространяться в любой тип клеток любого теплокровного позвоночного. Он способен вызывать слепоту и спонтанные аборты. В то же время паразит Neospora может инфицировать гораздо меньшее количество хозяев. Это ветеринарный патоген, вызывающий большое количество абортов у крупного рогатого скота, что ежегодно обходится фермерской отрасли Великобритании в миллионы фунтов. Эти паразиты, хотя и разные, являются близкородственными.
«Вопрос, на который мы хотели ответить: что вызывает эту разницу в вирулентности между Toxoplasma и Neospora?» — объясняет доктор Адам Рид, первый автор из Института Сэнгера Wellcome Trust. — «Мы использовали секвенирование генома, чтобы исследовать паразитов на предмет различий, которые могут лежать в основе их распространения и дивергенции».
Команда обнаружила, что ген, который помогает патогену Toxoplasma уклоняться от иммунной системы хозяина и проникать в клетку, отсутствует у Neospora. Отсутствие этого единственного гена означает, что Neospora не может избежать иммунного ответа у мышей и, возможно, у других видов. Это может объяснить, почему у Neospora более ограниченный круг хозяев.
«Наши результаты не означают, что Toxoplasma каким-то образом приобрел этот ген, а скорее, что Neospora фактически его потерял», — говорит профессор Арнаб Пейн, старший автор из Института Сэнгера. — «Мы предполагаем, что потеря этого гена у Neospora может быть адаптивным изменением. Снижение вирулентности Neospora может увеличить ее шансы на выживание в организме хозяина».
Команда также обнаружила, что, хотя генетические различия между двумя паразитами незначительны, существует существенная разница в количестве поверхностных белков. У Neospora их почти в два раза больше, чем у Toxoplasma, но меньшее количество из них активно. Хотя это сложно интерпретировать, исследователи выдвигают гипотезу, что большее количество белков необходимо для ограничения круга хозяев паразита.
«Мы исследовали этих двух паразитов, потому что они представляют большую проблему для сельского хозяйства, а в случае с Toxoplasma — и для общественного здравоохранения», — говорит профессор Джонатан Уэстлинг, старший автор из Ливерпульского университета.
«В совокупности наши результаты показывают, что экологические ниши, занимаемые обоими паразитами, формируются тонкими, адаптивными генетическими изменениями. Этот проект — отличный пример того, как человеческая и ветеринарная медицина могут учиться друг у друга для достижения лучших результатов».
Следующим шагом для команды станет изучение геномов других паразитов того же семейства, что Toxoplasma и Neospora, чтобы лучше охарактеризовать функцию генов и поверхностных белков. Расшифровка того, какие из этих поверхностных белков участвуют в процессе проникновения в клетку, может позволить разработать вакцины против обоих паразитов.