La investigación proporciona una mejor comprensión de la interacción entre los genomas de los parásitos de la malaria, los seres humanos

Para decenas de miles de años, los genomas de los parásitos de la malaria y los seres humanos han estado en guerra unos con otros. Ahora, los genetistas de la Universidad de Pennsylvania, en colaboración con un equipo internacional de científicos, han desarrollado una nueva imagen de una manera que el genoma humano se ha defendido.

El equipo internacional dirigido por Sarah Tishkoff, un Penn integra profesor de Conocimiento con los nombramientos en el departamento de genética de Perelman Penn de la Escuela de Medicina y el departamento de biología de la biología en la Escuela de Artes y Ciencias, y Wen-Ya Ko, estudiante postdoctoral en el el departamento de genética de la Facultad de Medicina. Se realizó un análisis genético de 15 grupos étnicos de África, en busca de variantes genéticas que podrían explicar la susceptibilidad diferentes locales de la malaria.

Su investigación será publicada en la revista Journal American Journal of Human Genetics el 2 de junio.

La malaria sigue siendo una de las enfermedades más mortales en el planeta, matando cada año aproximadamente un millón de personas, el 90% de los cuales viven en África. Diferentes poblaciones muestran diferentes respuestas a los parásitos que causan la malaria, el equipo llevó a cabo la más grande cruzada población de comparación cada vez en un par de genes relacionados con la capacidad de la malaria a entrar en las células rojas de la sangre.

"Al intentar identificar las variantes que están asociadas con la susceptibilidad a enfermedades, es importante hacer un estudio a escala muy bien", dijo Ko. "Diferentes poblaciones evolucionan de manera independiente, hasta cierto punto, por lo que las diferentes poblaciones pueden llegar a mutaciones únicas."

El ciclo de vida de la malaria depende de infectar a las células rojas de la sangre mediante la unión a sus superficies, por lo que las mutaciones, como la anemia de células falciformes, que cambian la forma general de estas células se cree que la selección positiva experiencia.

"Tanto el huésped y el parásito tratar de luchar con las mutaciones, es una co-evolución de la carrera de armamentos que deja una huella de la selección en los genes", dijo Ko. "Hemos identificado varios polimorfismos de nucleótido único que son candidatos para que la firma".

En los 15 conjuntos de la población, los investigadores se centraron en los polimorfismos de un par de genes que codifican para proteínas llamadas glicoforina A y B. Estas proteínas glicoforina existir en la superficie de los glóbulos rojos, y los cambios en su forma afecta a la capacidad del parásito que causa la malaria para unirse a ellos y para infectar las células.

Hay, sin embargo, dos teorías contradictorias de por qué los cambios en las tasas de glicoforina influencia la forma de malaria. Una teoría sugiere que glicoforina A actúa como un señuelo, convirtiéndose en más atractivas a la unión para que los patógenos no infectar a las células más vulnerables. Otra teoría sugiere que glicoforina A muta para que parásitos de la malaria no se puede unir a todos.

Los investigadores observaron diferentes patrones de selección natural que actúa en las diferentes regiones de los dos genes. Se observó un exceso de la variación genética se mantiene en la región de glicoforina A que juega un papel crítico de la entrada del parásito de la malaria en las células de la sangre.

"Esta firma de la selección fue más fuerte en las poblaciones que tienen la mayor exposición a la malaria", dijo Tishkoff.

Además, los investigadores identificaron una variante nueva proteína en glicoforina B en varias poblaciones con altos niveles de malaria, que también puede ser un objetivo de la selección natural.

Las comparaciones con los genomas del chimpancé y del orangután demostró que estas mutaciones se produjeron después de que el linaje humano se separó de estos primates estrechamente relacionadas. Sin embargo, un proceso conocido como "la conversión de genes", en que los genes pueden adquirir mutaciones similares entre sí durante la división celular, que complica el seguimiento de la historia exacta de la propagación de la mutación.

"Los genes de la glicoforina A y B se levantó a través de la duplicación de genes. Son más de 95 por ciento similares entre sí en el plano secuencia", dijo Ko. "Debido a que son tan similares, las secuencias de A podría obligar a B durante la recombinación, es decir, una mutación que ocurre en uno puede ser compartida con el otro."

Ese aspecto de la conversión de genes puede ser la clave para ayudar a los seres humanos en la carrera de armamentos genética contra la malaria.

"El genoma del parásito es altamente mutable, y su tiempo de generación es corto, en comparación con los seres humanos, por lo que tener más mutaciones más rápidamente y es útil para mantenerse al día", dijo Ko. "Esta es una herramienta en la carrera de armamentos. No puede ganar la guerra, pero es otra manera de aumentar la variación".

Una mejor comprensión de la interacción entre los genes del parásito de la malaria y la de sus huéspedes humanos también podría dar a los investigadores una ventaja artificial - medicamentos o vacunas - en la lucha contra la enfermedad.

"Cualquier nueva información sobre cómo la malaria infecta a las células y cómo los humanos han desarrollado mecanismos naturales de defensa contra las infecciones que se añade al cuerpo de conocimientos sobre la patología de la malaria", dijo Tishkoff. "Esta información podría ayudar en el desarrollo de tratamientos más eficaces contra la malaria."

Fuente: Universidad de Pennsylvania