Структура генома малярийных паразитов связана с вирулентностью
Международная исследовательская группа под руководством учёных из Калифорнийского университета в Риверсайде и Института иммунологии Ла-Хойя обнаружила, что геномы малярийных паразитов формируются под влиянием специфичных для паразитов семейств генов, и эта организация генома сильно коррелирует с вирулентностью паразита.
Результаты подчёркивают важность пространственной организации генома в регуляции генов и контроле вирулентности малярийных паразитов.
- «Наши результаты подтверждают идею, что соединения, нацеленные на белки, участвующие в установлении и поддержании структуры генома, могут мешать развитию паразита и его уклонению от иммунного ответа», — сказала со-руководитель исследования Карин Ле Рош. — «Новые стратегии вмешательства, нацеленные на структуру генома, могут стать прорывом как для разработки вакцин, так и для разработки лекарств против малярии».
Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи изучили 3D-организацию генома у пяти малярийных паразитов и двух родственных паразитов, чтобы выявить возможную связь между архитектурой генома и патогенностью. Они обнаружили, что у всех пяти малярийных паразитов организация генома определяется кластеризацией специфичных для паразитов семейств генов в трёхмерном пространстве.
«Более того, эта 3D-организация генома в ядре играет роль в экспрессии генов и патогенности этих смертоносных паразитов», — сказала Ле Рош.
Самые вирулентные виды малярийных паразитов используют механизм «антигенной вариации», чтобы изменять свои поверхностные белки и избегать иммунного ответа хозяина. Способность паразита переключать свой антигенный профиль коррелирует с его высокой вирулентностью.
Исследователи обнаружили, что два наиболее патогенных для человека малярийных паразита — Plasmodium falciparum и Plasmodium knowlesi — имеют уникальные особенности в организации семейств генов, участвующих в антигенной вариации. У P. falciparum и P. knowlesi эволюционировали уникальные семейства генов — var и SICvar соответственно, — которые позволяют этим паразитам подвергаться антигенной вариации.
«Организация геномов других видов Plasmodium также определяется их генами вирулентности, но это не так ярко выражено, как у P. falciparum и P. knowlesi», — отметила Ле Рош.
Когда исследователи создали аналогичные 3D-модели генома для родственных человеческих паразитов Babesia microti и Toxoplasma gondii, они не обнаружили общей связи между структурой генома и экспрессией генов, что предполагает специфичность этой ассоциации для Plasmodium.
«Наши результаты, полученные при сравнении пяти малярийных паразитов с B. microti и T. gondii, убедительно свидетельствуют о том, что организация генома у малярийных паразитов сформировалась под влиянием специфичных для паразитов семейств генов, влияющих на вирулентность», — заключила Ле Рош.
Исследователи также наблюдали значительные различия между паразитами, поражающими приматов и грызунов, что предполагает эволюцию различных стратегий выживания в соответствующих хозяевах.
«Одним из способствующих факторов может быть продолжительность жизни хозяина», — предположила Ле Рош.
Далее команда планирует определить молекулярные компоненты, регулирующие специфичные для паразитов гены на уровне структуры хроматина, с целью выявления новых мишеней для терапевтических стратегий.