Международная исследовательская группа во главе с учеными из Калифорнийского университета в Риверсайде и Института иммунологии La Jolla установила, что геномы паразита малярии сформированы из семейства генов, специфичных для паразита, и что эта организация генома тесно связана с вирулентностью паразита.

Полученные данные подчеркивают важность пространственной организации генома в регуляции генов и контроле вирулентности у малярийных паразитов.

«Наши результаты подтверждают идею о том, что соединения, нацеленные на белки, участвующие в создании и поддержании структуры генома, могут мешать развитию паразитов и уклонению от иммунитета», — говорит ведущий исследователь Карин Ле Рош, профессор кафедры молекулярных, клеточных и системных исследований Калифорнийского университета. Биология. «Таким образом, новые стратегии вмешательства, направленные на структуру генома, могут стать прорывом в разработке вакцин и лекарств против малярии».

Результаты исследования появляются в трудах Национальной академии наук .

Ле Рош, со-лидер Ферхат Ай, доцент Института вычислительной биологии в Институте иммунологии La Jolla и доцент в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего, и его коллеги исследовали организацию трехмерного генома у пяти малярийных паразитов. и два связанных паразита, чтобы идентифицировать возможные связи между архитектурой генома и патогенностью. Они обнаружили, что во всех пяти малярийных паразитах в организации генома доминирует кластеризация специфических для паразитов семейств генов в трехмерном пространстве.

«Кроме того, эта организация трехмерного генома в ядре играет роль в экспрессии генов и патогенности этих смертельных паразитов», — сказал Ле Рош, директор Центра исследований инфекционных заболеваний UCR и сотрудник Института интегративного генома UCR. Биология.

Наиболее вирулентные виды малярийных паразитов используют механизм «антигенной вариации», чтобы изменить свои поверхностные белки и избежать иммунного ответа хозяина . Способность паразита переключать свой антигенный профиль коррелирует с высокой вирулентностью паразита. Чем более способен паразит на переключение своего антигенного профиля, тем более вирулентен паразит.

Исследователи обнаружили, что два наиболее патогенных паразита малярии человека — Plasmodium falciparum и Plasmodium knowlesi — обладают уникальными особенностями в организации семейств генов, участвующих в антигенной вариации. Они сообщают, что P. falciparum и P. knowlesi создали уникальные семейства генов — var и SICvar, соответственно — которые позволяют этим паразитам подвергаться антигенной вариации.

«Организация других геномов Plasmodium также обусловлена ​​их генами вирулентности, но в них это проявляется не так сильно, как в P. falciparum и P. knowlesi» , — сказал Ле Рош.

Когда исследователи создали аналогичные трехмерные модели генома для родственных человеческих паразитов Babesia microti , вызывающих эндемическое заболевание, подобное малярии, в США, и Toxoplasma gondii , вызывающего токсоплазмоз у людей с ослабленной иммунной системой, они не обнаружили никакой связи между структура генома и экспрессия генов в целом, предполагающие, что эта ассоциация специфична 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 формировалась специфическими для паразитов семействами генов, которые влияют на вирулентность», — сказал Ле Рош.

Исследователи также наблюдали значительные различия между малярийными паразитами, заражающими приматов и грызунов, предполагая, что различные линии паразитов разработали различные стратегии выживания в своих соответствующих хозяевах.

«Одним из факторов, способствующих этому, может быть продолжительность жизни хозяина», — сказал Ле Рош. «Паразитам, заражающим долгоживущих приматов, может потребоваться выход из адаптивных иммунных реакций для установления хронических инфекций и обеспечения передачи их восприимчивому хозяину, тогда как паразитам, заражающим короткоживущих хозяев грызунов, может быть полезна более гибкая экспрессия их генов вирулентности».

Затем команда планирует определить молекулярные компоненты, регулирующие паразит-специфические гены на уровне структуры хроматина, с целью определения новых целей для новых терапевтических стратегий.