ژنوم تیک عملکرد داخلی یک خونریزی خون را نشان می دهد

WEST LAFAYETTE ، هند - یک تیم بین المللی از دانشمندان به رهبری دانشگاه پوردو ، ژنوم کنه را که بیماری لایم را منتقل می کند ، رایج ترین بیماری ناشی از بردار در آمریکای شمالی است.

این پروژه یک دهه ، که شامل 93 نویسنده از 46 موسسه است ، زیست شناسی یک آراکنی خون را با اسپیت پیشرفته ، دهانه های خاردار و میلیون ها سال انگل موفق رمزگشایی می کند. ژنوم ixodes scapularis ، معروف به گوزن های گوزن یا کنه سیاه ، همچنین نحوه دستیابی و انتقال پاتوژن ها را روشن می کند و اهداف خاص تیک را برای کنترل ارائه می دهد.

کاترین هیل ، نویسنده اصلی مقاله ، استاد پوردو ، استاد شناسی پزشکی و دانشکده دانشکده شوالتر گفت: "این ژنوم پایه و اساس دوره ای کاملاً جدید در تحقیقات کنه را فراهم می کند.""اکنون که کد Tick را شکسته ایم ، می توانیم شروع به طراحی استراتژی هایی برای کنترل کنه ها ، درک نحوه انتقال آنها بیماری و دخالت در آن فرآیند کنیم."

I. scapularis اولین گونه تیک است که ژنوم خود را توالی کرده است.

مقاله اصلی ژنوم در Nature Communications در روز سه شنبه (9 فوریه) منتشر شد و در http://dx. doi.org/10. 1038/ncomms10507 در دسترس است.

منابع ژنومی برای بیماری های ناشی از کنه

بیماری های ناشی از کنه باعث می شود هزاران نفر از مرگ و میر انسانی و حیوانات سالانه و تیک تیک انواع گسترده تری از پاتوژن ها و انگل ها را نسبت به سایر بندپایان منتقل کنند. آنها در درجه اول با ایجاد زخم تغذیه ای در پوست میزبان خود ، بیماری را گسترش می دهند و بزاق آلوده را در هنگام مصرف خون دوباره وارد زخم می کنند.

علیرغم ظرفیت کنه ها برای به دست آوردن و عبور از مجموعه ای از عوامل بیماری زا ، تحقیقات تیک پشت سایر بردارهای بندپایان مانند پشه ها ، عمدتاً به دلیل عدم وجود ابزارها و منابع ژنتیکی و مولکولی عقب مانده است.

هیل گفت: "کنه ها به عنوان بردارها ناچیز هستند - تا زمانی که بیماری لیم دریافت نکنید."

سالانه حدود 30،000 مورد از موارد بیماری Lyme در ایالات متحده گزارش می شود که بیشتر آنها در شمال شرقی و میانه غربی متمرکز است. اما مراکز کنترل بیماری تخمین می زند که تعداد واقعی موارد 329،000 در سال است که بسیاری از آنها گزارش نشده یا تشخیص داده نمی شوند.

در حالی که کشنده نیست ، اگر عفونت قبل از رسیدن به مرحله مزمن درمان نشود ، می تواند به طور دائم ناتوان کننده باشد.

گوزن گوزن همچنین آناپلاسموز گرانولوسیتیک انسانی ، بابسیوز و ویروس بالقوه کشنده Powassan را برداشت می کند. سایر گونه های کنه تعدادی از فلاوی ویروس ها را منتقل می کنند ، از جمله برخی از آنها باعث خونریزی و التهاب مغز و غشایی می شوند که مغز و نخاع را پوشانده است. هیل گفت ، کمتر در مورد فلاویویروس های ناشی از کنه نسبت به بیماری لایم شناخته شده است ، اما آنها به ویژه بیماری های مهم در اروپا و بخش هایی از آسیا هستند و تهدیدات جهانی برای سلامت انسان را نشان می دهند.

وی گفت: "منابع ژنومی برای کنه به شدت مورد نیاز بود.""اینها ما را قادر می سازد تا به روش سیستم به زیست شناسی کنه نگاه کنیم."

هیل گفت: این ژنوم دو خط از منابع بیولوژیکی ارزشمند را فراهم می کند: ژن ها و پروتئین هایی که باعث ایجاد انگل های موفق و بردارهای عالی انگل ها و عوامل بیماری زا می شوند.

شناسایی پروتئین های درگیر در انتقال بیماری های ناشی از کنه می تواند به محققان کمک کند تا استراتژی هایی را برای متوقف کردن این فرآیند ایجاد کنند.

محققان برخی از پروتئین هایی را که نقش کلیدی در تعامل بین کنه های گوزن و باکتری دارند که باعث بیماری لایم و پروتئین های مرتبط با انتقال آناپلاسموز گرانولوسیتیک انسانی ، یک بیماری در حال ظهور می شود ، نشان دادند.

مقاله همراهی که در PLOS از بیماری های گرمسیری غفلت شده است ، پروتئین ها و مسیرهای بیوشیمیایی مرتبط با عفونت و تکثیر ویروس لانگات ایجاد کننده آنسفالیت را شناسایی می کند ، یکی دیگر از بیماری زا که توسط Ixodes کنه منتقل می شود. این پروتئین ها می توانند نامزد داروها و واکسن ها باشند و سرنخ هایی در مورد چگونگی تأثیر ویروس بر کنه ارائه دهند.

ریچارد کوهن ، نویسنده اصلی مطالعه ویروس ، استاد پوردو و رئیس گروه بیولوژیک گفت: "این مطالعه درهای را برای درک چگونگی سوء استفاده از ویروس های تیک تیک باز می کند و از میزبان خود بهره می برد و بینش های منحصر به فردی از کنه هایی که می تواند برای انسان قابل استفاده باشد ، ارائه می دهد."علوم و مدیر موسسه التهاب ، ایمونولوژی و بیماریهای عفونی پوردو."هنگامی که می دانید پروتئین های میزبان برای تکثیر ویروس بسیار مهم هستند ، می توانید این پروتئین ها را دستکاری کنید تا در رشد و رشد ویروس دخالت کنند."

نگاهی به زیست شناسی کنه

این ژنوم همچنین بینش هایی در مورد جنبه های منحصر به فرد زیست شناسی کنه ارائه می دهد.

به عنوان مثال ، بزاق کنه ها با ضد میکروبی ، مهار کننده های درد ، سیمان ، ضد انعقادی و سرکوبگرهای ایمنی ، همه برای کمک به کنه از میزبان خود برای روزها یا هفته ها طراحی شده اند.

این ژنوم نشان می دهد که بزاق تیک حاوی هزاران ترکیب است - در مقایسه با صدها نفر در بزاق پشه - تنوع که احتمالاً به کنه اجازه می دهد تا از طیف گسترده ای از میزبان ها بهره برداری کند و برای مدت طولانی به آن وصل شود.

محققان همچنین ژنهایی را شناسایی کردند که می توانند با توانایی کنه در ترکیب کوتیکول های زره پوش جدید در هنگام تغذیه مرتبط باشند و به آنها امکان گسترش بیش از 100 بار را می دهند.

این تیم به دنبال سرنخ هایی در مورد چگونگی هضم کنه خون ، یک منبع غذایی سمی به دلیل غلظت بالای آهن خود بود. این ژنوم به تعدادی از پروتئین ها اشاره می کند که با مولکول های حاوی آهن حاوی آهن ، فرآورده های جانبی هضم خون ، پیوند می یابد تا آنها را کمتر سمی کند.

هیل گفت: "کنه ها تعداد شگفت انگیزی از آنزیم های سم زدایی دارند و ما نمی دانیم چرا.""ما به این موضوع توجه کرده ایم زیرا این آنزیم ها در سم زدایی حشره کش ها نیز درگیر هستند. از آنجا که ما مواد شیمیایی جدیدی را برای کنترل کنه ها ایجاد می کنیم ، در برابر این زرادخانه عظیم آنزیم های سم زدایی ، بسیار بیشتر از حشرات خواهیم بود."

یکی از مهمترین یافته های پروژه ژنوم این است که به نظر می رسد حدود 20 درصد از ژن ها منحصر به فرد برای کنه ها هستند. این ژن ها می توانند اهداف خاص تیک را برای کنترل در اختیار محققان قرار دهند.

هیل گفت: "ما معادل این ژن ها را در یک پشه یا انسان نمی بینیم.""این یک مجموعه جذاب از مولکول ها است ، و به عنوان یک دانشمند ، نمی توانم صبر کنم تا وارد آن گلدان طلا شوم و دریابم که اینها چیست و چه کاری انجام می دهند."

ویژگی های منحصر به فرد ژنوم

یکی از اصلی ترین چالش هایی که تیم تحقیقاتی با آن روبرو بود ، پیچیدگی ژنوم تیک بود ، یکی از ژنوم های بزرگتر بندرگاه که تا به امروز توالی شده است. حدود 70 درصد از ژنوم DNA تکراری است ، جنبه ای غیرمعمول که در مقاله همراهی که در ژنومیک BMC منتشر شده است ، بیشتر مورد بررسی قرار می گیرد.

در حالی که نسخه های ژنهای تکراری اغلب از بین می روند ، ژنوم تیک این ژن های مکرر را حفظ کرده است. بسیاری از آنها جهش یافته اند ، نشان می دهد که دو نسخه از یک ژن با عملکردهای مختلف همراه است و مزیت تکاملی را به شما می دهد. هیل گفت ، این ژنهای تکراری همچنین می توانند اهداف اقدامات کنترل جدید کنه باشند.

وی گفت: "ما تخمین می زنیم که این کپی های ژن احتمالاً درست پس از آخرین عصر یخبندان اتفاق افتاده است که جمعیت تیک به زیستگاه های جدید گسترش می یابد."

این پروژه همچنین شامل اولین تجزیه و تحلیل ژنومی ساختار جمعیت کنه در آمریکای شمالی بود که بحث طولانی مدتی را در مورد اینکه آیا کنه گوزن در شمال و جنوب واقعاً دو گونه متفاوت هستند حل کرد. به گفته هیل، ژنوم شواهد قانع کننده ای ارائه می دهد که نشان می دهد این دو جمعیت علیرغم تفاوت های ژنتیکی، یک گونه هستند. از آنجا که اکثر موارد بیماری لایم در شمال رخ می دهد، ممکن است یک جزء ژنتیکی در توانایی کنه ها برای انتقال بیماری لایم وجود داشته باشد که مقایسه این دو جمعیت می تواند روشن کند.

هیل گفت: «اکنون ما فیلمنامه ای داریم که به ما کمک می کند تا بفهمیم که ژن های کنه چه پروتئین هایی می سازند، این پروتئین ها چه کار می کنند و آیا می توانیم از آنها برای کنترل کنه استفاده کنیم یا خیر.

محققین اصلی این پروژه کلر فریزر از موسسه علوم ژنوم دانشگاه مریلند هستند. فرانک کالینز از گروه علوم زیستی دانشگاه نوتردام؛بروس بیرن از مؤسسه براد مؤسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه هاروارد؛و کارن نلسون از موسسه جی کریگ ونتر. JCVI و VectorBase ژنوم را مشروح کردند.

مؤسسه ملی بهداشت، مؤسسه ملی آلرژی و بیماری های عفونی و وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده بودجه اصلی را برای این پروژه فراهم کردند. Jose M. Ribeiro، دانشمند و همکار NIAID از طریق برنامه تحقیقاتی درون دانشگاهی NIAID حمایت شد.