Estudio de la variabilidad genética y las fuerzas evolutivas de los loci p12 y p38 de plasmodium vivax a partir de aislados colombianos entre el 2007-2010

Abstract

Plasmodium vivax es una de las 5 especies que causa malaria en el ser humano, afectando a cerca de 391 millones de personas anualmente. El desarrollo de una vacuna contra la malaria ha sido propuesta como una de las alternativas para el control de esta enfermedad. Sin embargo, su desarrollo se ha visto obstaculizado por la alta variabilidad genética que exhiben algunos antígenos parasitarios, lo cual genera respuestas inmunes alelo-específicas. Por lo tanto, la evaluación de la variabilidad genética de estos antígenos es de gran importancia durante el diseño de una vacuna completamente efectiva. A partir de secuencias de ADN de los genes p12 y p38 de Plasmodium vivax (pv12 y pv38) obtenidas de aislados naturales de Colombia entre los años 2007 a 2010, se evaluó el polimorfismo y la distribución de los haplotipos mediante un análisis de genética de poblaciones. Adicionalmente, se determinaron las fuerzas evolutivas que generan el patrón de variación observado. Tanto pv12 como pv38 mostraron tener una baja diversidad genética. El modelo neutral de evolución molecular no pudo ser descartado para pv12, mientras que el polimorfismo en pv38 parece ser mantenido por una selección balanceante, restringida al extremo 5’ del gen. Un tercer miembro de esta familia expresado en los merozoitos, pv41, presenta un patrón similar a pv12 y pv38. Las proteínas codificadas por estos genes parecen tener restricciones funcionales/estructurales debido a la presencia de los dominios s48/45. Ya que las proteínas P12 y P38 de Plasmodium spp parecen tener un rol durante el reconocimiento de la célula huésped, sumado a las características antigénicas de Pv12 y Pv38 y la baja variabilidad genética observada en este estudio, estas proteínas podrían ser buenos candidatos para ser evaluados en el diseño de una vacuna multiantígeno/multiestádio.

Abstract. Plasmodium vivax is one of the five species causing malaria in human beings, affecting around 391 million people annually. The development of an anti-malarial vaccine has been proposed as an alternative for controlling this disease. However, its development has been hampered by allele-specific responses produced by the high genetic diversity shown by some parasite antigens. Evaluating these antigens’ genetic diversity is thus essential when designing a completely effective vaccine. The gene sequences of Plasmodium vivax p12 (pv12) and p38 (pv38), obtained from field isolates in Colombia, were used for evaluating haplotype polymorphism and distribution by population genetics analysis. The evolutionary forces generating the variation pattern so observed were also determined. Both pv12 and pv38 were shown to have low genetic diversity. The neutral model for pv12 could not be discarded, whilst polymorphism in pv38 was maintained by balanced selection restricted to the gene’s 5′-end. Both encoded proteins seemed to have functional/structural constraints due to the presence of s48/45 domains, which were seen to be highly conserved. Due to the role that malaria parasite P12 and P38 proteins seem to play during invasion in Plasmodium species, added to the Pv12 and Pv38 antigenic characteristics and the low genetic diversity observed these proteins might be good candidates to be evaluated in the design of a multistage/multi-antigen vaccine.