Малярийный плазмодий учится преодолевать защитные свойства гемоглобина S

У геноме малярийного плазмодия Plasmodium falciparum выявили три локуса, мутации в которых позволяют ему заражать людей с мутантной формой гемоглобина HbS. Чаще всего плазмодии с мутантными аллелями встречаются в Африке южнее Сахары. Локусы находятся на разных хромосомах, но при этом для них характерно неравновесное сцепление.

Credit:
drmicrobe | 123rf.com

Международная группа ученых показала, что малярийный плазмодий Plasmodium falciparum с мутантными аллелями в трех локусах генома может преодолевать резистентность, которую обеспечивает человеку присутствие измененной формы гемоглобина HbS.

Малярия — это опасное заболевание, которое в 2020 году привело к смерти 627 тысяч человек, в основном в Африке южнее Сахары. Среди жителей этих регионов распространена мутация в гене гемоглобина Hbb, приводящая к изменению структуры белка (HbS), а впоследствии и формы эритроцитов на серповидную. Наличие такой мутации повышает устойчивость к заражению малярийным плазмодием. Однако, как показывают результаты новой работы, паразит адаптируется к защитному эффекту HbS.

В период с 1995 по 2009 у детей из Гамбии и Кении с тяжелой формой малярии, вызванной P. falciparum, отобрали 5087 образцов. Геномы малярийного плазмодия и человека секвенировали в образцах, подходящих по качеству. После этого проверили полученные данные на наличие ассоциаций между 51 225 вариантами в геноме паразита и вариантами человека, ассоциированными с защитой от малярии.

Анализ выявил связь между аллелем HbS и тремя локусами в геноме плазмодия, которые исследователи обозначили как Pfsa1, Pfsa2 и Pfsa3. Два локуса лежали на хромосоме 2, третий — на хромосоме 11. Знаком «+» обозначали аллели, положительно коррелирующие с HbS, а «-» — отрицательно.

Вариант HbS хуже защищал от заражения плазмодием P. falciparum с аллелями, обозначенными как Pfsa+ (Pfsa1+, Pfsa2+, Pfsa3+). Защитный эффект HbS сохранялся против малярийного плазмодия с аллелями Pfsa1-, Pfsa2- и Pfsa3-.

Все три аллеля Pfsa+ были распространены с одинаковой частотой в Кении. Однако в Гамбии Pfsa2+ встречался реже, чем Pfsa1+ и Pfsa3+. Исследователи обратились к базе данных о геноме малярийного плазмодия MalariaGEN Pf6, составленной на основе образцов со всего мира. Они отметили, что встречаемость мутантных аллелей различалась в пределах Африки и достигала максимума в Демократической Республике Конго. За пределами континента мутантные аллели встречались крайне редко.

Несмотря на то, что локусы расположены на разных хромосомах, для них характерно неравновесное сцепление: Pfsa1+ и Pfsa3+ в популяциях Кении и Гамбии, Pfsa1+ и Pfsa2+ — в Кении. Это наблюдение кажется еще более удивительным, если учесть, что геном малярийного плазмодия подвергается рекомбинации в пищеварительном тракте комара. Ученые предположили, что одной из причин может быть сцепленное наследование и взаимодействие в форме эпистаза.

В заключение исследователи отмечают важность дальнейшего изучения роли локусов Pfsa, так как это поможет больше узнать о защитных механизмах HbS и процессах, происходящих в эритроцитах при заражении малярийным плазмодием. Авторы работы считают, что полученные результаты дают толчок для развития области исследования биологии паразитов.

Источник

Band G., et al. Malaria protection due to sickle haemoglobin depends on parasite genotype // Nature, 2021, published online 9 December 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-04288-3

Добавить в избранное

Вам будет интересно