Jak konwersja genów może w przyszłości pokonać malarię
Międzynarodowy zespół naukowców rzucił nowe światło na to, jak genom człowieka toczy słuszną walkę z pasożytami malarii. W toku poszukiwań wariantów genów, które pomogłyby wyjaśnić, dlaczego niektóre geograficznie i genetycznie zróżnicowane grupy etniczne są bardziej podatne na malarię od innych, naukowcy przeprowadzili analizę genetyczną 15 grup etnicznych z Afryki. Odkrycia dokonane w ramach badań zostały opublikowane w czasopiśmie American Journal of Human Genetics. Malaria jest odpowiedzialna za ponad 300 mln nowych zachorowań rocznie, z czego niemal 1 mln osób umiera na skutek tej śmiertelnej choroby. Około 90% przypadków dotyczy subsaharyjskiej Afryki. Naukowcy z Uniwersytetu w Pensylwanii w USA wraz z kolegami z Francji, Kenii, Nigerii, Sudanu, Tanzanii i Włoch zbadali rozmaite reakcje różnych populacji na pasożyty wywołujące malarię. Przeprowadzili bardzo szeroko zakrojone porównanie krzyżowe populacji w zakresie pary genów związanych ze zdolnością choroby do inwazji czerwonych krwinek. "W czasie podejmowania próby identyfikacji wariantów powiązanych z podatnością na chorobę bardzo ważne jest przeprowadzenie badań w bardzo małej skali" - mówi dr Wen-Ya Ko, stypendysta ze stopniem doktora z Wydziału Genetyki Perelman School of Medicine przy Uniwersytecie w Pensylwanii. "Różne populacje ewoluują do pewnego stopnia niezależnie, a zatem mogą u nich wystąpić unikalne mutacje." Zdaniem naukowców cykl życiowy malarii jest uzależniony od zakażenia czerwonych krwinek poprzez wiązanie się z ich powierzchnią. Zasugerowali, że to właśnie jest powodem, dla którego mutacje, takie jak anemia sierpowata zmieniająca ogólny kształt tych krwinek, doświadczają pozytywnej selekcji. "Zarówno gospodarz, jak i pasożyt starają się zwalczać mutacje. To koewolucyjny wyścig zbrojeń, który pozostawia sygnaturę selekcji na genach" - wyjaśnia dr Ko. "Zidentyfikowaliśmy kilka polimorfizmów pojedynczego nukleotydu, które są kandydatami do tej sygnatury." W toku badań położono szczególny nacisk na polimorfizmy. Zespół podzielił te warianty na pary genów kodujące białka zwane glikoforyna A i glikoforyna B, które występują na powierzchni erytrocytów. Zmiany w kształcie białek wpływają na sposób, w jaki pasożyt wywołujący malarię wiąże się z nimi i zakaża komórki. Niemniej naukowcy wskazują, że istnieją dwie przeciwstawne teorie dotyczące powodu, dla którego zmiany kształtu tych białek wpływają na wskaźniki zapadalności na malarię. Niektórzy naukowcy twierdzą, że glikoforyna A zwiększa swoją atrakcyjność, by się z nią wiązać, działając jak przynęta, dzięki czemu patogeny nie zakażają bardziej podatnych komórek. Inni natomiast są przekonani, że glikoforyna A mutuje, uniemożliwiając pasożytom malarii wiązanie się. Odkrycia dokonane przez zespół wskazują na odmienne schematy selekcji naturalnej oddziałujące na różne regiony tych dwóch genów. Naukowcy stwierdzili większą różnorodność genetyczną w regionie glikoforyny A, która wpływa na wejście pasożyta malarii do czerwonej krwinki. "Ta sygnatura selekcji była silniejsza w populacjach, które są najbardziej narażone na malarię" - mówi profesor Sarah Tishkoff z Uniwersytetu w Pensylwanii i naczelna autorka artykułu. Członkowie zespołu odkryli również nowy wariant białka glikoforyny B w wielu populacjach cechujących się wysokim poziomem zachorowalności na malarię, który jak twierdzą może być również celem naturalnej selekcji. "Geny glikoforyny A i B powstały w toku duplikacji genów" - zauważa dr Ko. "Są w ponad 95% podobne do siebie na poziomie sekwencyjnym. Ze względu na ich tak duże podobieństwo sekwencje A mogą wiązać się z sekwencjami B w czasie rekombinacji, co oznacza, że mutacja dotycząca jednej z nich może być dzielona z drugą." Badanie konwersji genów w przyszłości może doprowadzić do lepszych rezultatów i skuteczniejszego leczenia malarii. "Genom pasożyta podlega mutacjom w bardzo wysokim stopniu, a czas jego wytwarzania jest krótki w kontekście człowieka, zatem dysponowanie większą liczbą mutacji w krótszym czasie pomaga nadążać za nim" - zauważa dr Ko. "To jedno z narzędzi w wyścigu zbrojeń. By może nie zapewni zwycięstwa w wojnie, ale jest kolejnym sposobem na zwiększenie zmienności."Więcej informacji: American Journal of Human Genetics: http://www.cell.com/AJHG/ Uniwersytet Pensylwanii: http://www.upenn.edu/
Kraje
Francja, Włochy, Kenia, Nigeria, Sudan, Tanzania, Stany Zjednoczone