研究为疟疾寄生虫提供了新的见解

由加州大学河滨分校的科学家领导的研究小组发现，人类疟疾寄生虫发展的各个阶段，包括疟疾传播的阶段，都与表观遗传特征以及染色质 - DNA和蛋白质的复合物如何相关联。细胞核在这些寄生虫中组织和结构化。

“我们的研究结果为疟疾寄生虫的基因组组织，表观遗传特征和阶段特异性基因表达之间的联系提供了见解，”负责分析基因组的分子，细胞和系统生物学教授Karine Le Roch说。组织两种人类疟疾寄生虫。“已知可控制这些特征的蛋白质可被确定为新治疗策略的新靶点。通过破坏这些蛋白质，我们可以破坏染色质结构，从而破坏寄生虫的生命周期进程 - 最终控制疟疾的传播。 “

疟疾寄生虫在其整个生命周期中的发展主要取决于染色质结构与表观遗传学如何调节基因表达。表观遗传学涉及通过个体DNA序列以外的因素进行遗传控制。通过开启或关闭基因，表观遗传变化决定了哪些基因被转录。

“我们还发现表观遗传特征是必需的，并与几种寄生虫特异性基因家族的转录活性相关，例如那些涉及发病机制，肝细胞侵袭和性分化调节的基因家族，”Le Roch说。

研究结果本周出现在Nature Communications上。

Le Roch及其同事证明，基因组组织不仅在人体组织和复杂生物中很重要，而且还可以影响真核病原体的正常发育，如疟疾寄生虫。

疟疾感染全世界数亿人，每年造成超过45万人死亡，是由疟原虫物种的五种寄生虫之一引起的。了解寄生虫不同生命周期阶段基因调控所涉及的机制对于开发阻止寄生虫复制和传播的新策略非常重要。

Le Roch及其同事分析了当寄生虫在红细胞内复制和恶性恶性疟原虫的性别分化期间以及在恶性疟原虫和间日疟原虫从蚊子传播到人类的过程中的基因组组织。恶性疟原虫是最常见和最致命的寄生虫。间日疟原虫(P. vivax)主要发生在东南亚。了解如何调节寄生虫不同生命周期阶段之间的过渡仍然是疟疾研究的重要目标。

研究人员在UCR使用新一代测序技术来了解表观遗传学特征以及整个寄生虫生命周期中疟原虫染色质的组织方式。

“测序向我们展示了疟原虫基因组的组织方式，”负责UCR传染病和病媒研究中心的Le Roch说。“我们观察到在发病过程中具有阶段特异性和重要性的基因彼此接近。当它们不需要时，它们聚集在寄生核中的抑制中心。当需要它们时，染色质打开并且基因移动远离镇压中心。“

作者认为，这些发现为疟原虫生命周期中的基因组组织和动力学带来了新的洞察力，并开辟了解决寄生虫基因调控的靶向方法的新途径。

“在整个生命周期中抑制基因组重组的分子有可能成为有效的抗疟药，”Le Roch说。“了解控制寄生虫发育的遗传和表观遗传因素，包括导致疾病传播的阶段，是最终发展新的治疗和传播阻断策略的关键。”

UCR综合基因组生物学研究所的成员Le Roch最近获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)提供的5年320万美元的资助，以继续她在疟原虫染色质结构方面的工作。

“这项慷慨的资助将使我们能够开发出最先进的方法来表征蛋白质和分子成分，从而在整个生命周期中调节恶性疟原虫的基因表达和三维基因组结构，”她说。“我们希望我们的新研究能够为寄生虫的生物学提供新的见解，并帮助我们找出杀死寄生虫的新靶点。”