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DUFFY BINDING PROTEIN: ANÁLISE DA DIVERSIDADE GENÉTICA EM ISOLADOS DO PLASMODIUM VIVAX DA AMAZÔNIA BRASILEIRA
Sousa, Taís Nóbrega de | Fecha del documento:
2009
Autor
Director
Co-director
Miembros de la junta
Afiliación
Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Resumen en portugues
A invasão dos eritrócitos pelos merozoítos de Plasmodium vivax requer a interação
da Duffy binding protein (PvDBP) com o receptor DARC na superfície dos eritrócitos
humanos. Esta interação parece ser essencial na formação de uma junção
irreversível entre as membranas do merozoíto e da célula do hospedeiro, uma etapa
chave no processo de invasão dos eritrócitos. Diante disso, a PvDBP é considerada
uma das mais importantes candidatas para compor uma vacina anti-P. vivax. O
domínio de ligação da PvDBP (região II, PvDBPII) ao seu receptor é rico em resíduos
de cisteína e constitui a região mais polimórfica da proteína. Embora a maioria dos
aminoácidos envolvidos na interação PvDBPII-DARC seja invariável, a resposta
imune que parece ser direcionada principalmente contra regiões polimórficas da
PvDBPII é capaz de bloquear a interação proteína-receptor. Como esta diversidade
genética pode comprometer a eficácia de uma vacina que inclua este antígeno, o
objetivo principal deste trabalho foi caracterizar o padrão de diversidade do domínio
de ligação da Duffy binding protein de isolados de P. vivax de várias regiões da
Amazônia Legal brasileira. Utilizando ferramentas estatísticas adequadas,
evidenciou-se o papel da recombinação e da seleção natural na geração e
manutenção da diversidade genética na PvDBPII. Em adição, a seleção positiva
parece agir em codons individuais da proteína, preferencialmente nos epitopos de
células T e B da PvDBPII. Em geral, estas regiões apresentam uma diversidade
genética maior do que toda a região II da proteína. Em conjunto, os resultados
obtidos sugerem que o sistema imune do hospedeiro é um importante fator de
seleção de mutações relacionadas ao escape do parasito. Adicionalmente, avaliouse a associação entre prevalência dos alelos DARC e suscetibilidade à infecção por
P. vivax na Amazônia Legal brasileira. Com este objetivo foi desenvolvida uma nova
metodologia de genotipagem de DARC baseada no PCR em tempo real. Este foi um
dos primeiros estudos a evidenciar uma associação significativa entre indivíduos que
expressam dois alelos DARC funcionais e maior suscetibilidade à infecção por P.
vivax e o primeiro a caracterizar o padrão de variabilidade genética da DBPII em
isolados de P. vivax do Brasil.
Resumen en ingles
Plasmodium vivax requires interaction of the Duffy binding protein (PvDBP) with the
Duffy antigen/receptor for chemokines (DARC) to enable its invasion of human
erythrocytes, making PvDBP an important vaccine candidate. This interaction seems
to be essential for junction formation, which is a key step in the erythrocyte invasion
process. The receptor-binding domain of PvDBP maps to a conserved cysteine-rich
region, referred to as region II (PvDBPII). Most of the allelic diversity observed in
PvDBP is due to the high rate of nonsynonymous polymorphisms in this critical
domain for receptor recognition. Although contact residues that form the DARCrecognition site within PvDBPII appear to be invariant, host immune responses that
target mainly against polymorphic regions are able to inhibit binding of PvDBPII to
DARC. As the PvDBPII allelic diversity may represent a major obstacle for vaccine
development, this study undertook a comprehensive analysis of the genetic diversity
of the DBPII from P. vivax isolates obtained from different sites across the Brazilian
Amazon region. Using appropriate statistical tests, we found evidence that allelic
diversity within the Brazilian population of parasites is maintained by recombination
and natural selection at PvDBPII locus. In addition, we conclude that positive natural
selection preferentially acts on B- and T-cell epitopes. Overall, these regions also
showed higher nucleotide diversity compared to the whole PvDBPII. Our results
suggest that the host immune system is an important selection factor for mutations
related to escape of the parasite. In this study, we also evaluated the relationship
between DARC alleles and malaria susceptibility. For this aim we developed a new
DARC genotyping assay based on multiplex real-time PCR. Our findings provided
one of the first evidences that the presence of two functional alleles increases the risk
of P. vivax infection. Indeed, the current investigation presented the first
comprehensive analysis of genetic diversity across PvDBPII gene from Brazilian
parasite isolates.
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