Un equipo de investigadores liderado por un científico de la Universidad de California en Riverside descubrió que varias etapas del desarrollo de parásitos humanos de la malaria, incluidas las etapas involucradas en la transmisión de la malaria, están relacionadas con características epigenéticas y cómo la cromatina: el complejo de ADN y proteínas el núcleo-está organizado y estructurado en estos parásitos.

"Nuestros resultados proporcionan información sobre la conexión entre la organización del genoma , las características epigenéticas y la expresión génica específica del estadio en el parásito de la malaria", dijo Karine Le Roch, profesora de biología molecular, celular y de sistemas, quien dirigió el análisis del genoma organización de dos tipos de parásitos de la malaria humana . "Las proteínas que se sabe que controlan estas características podrían identificarse como nuevos objetivos para nuevas estrategias terapéuticas.

Al alterar estas proteínas, podríamos alterar la estructura de la cromatina y así interrumpir la progresión del ciclo del ciclo vital del parásito, controlando finalmente la propagación de la malaria. "

El desarrollo del parásito de la malaria

a lo largo de su ciclo de vida está controlado principalmente por cómo la estructura de la cromatina, junto con la epigenética, modula la expresión génica. La epigenética implica el control genético por factores distintos de la secuencia de ADN de un individuo. Al activar o desactivar los genes, los cambios epigenéticos determinan qué genes se transcriben.

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Investigación Científica

"También encontramos que las características epigenéticas son esenciales y están conectadas con la actividad transcripcional de varias familias de genes específicos del parásito, como los implicados en la patogénesis, la invasión de células hepáticas y la regulación de la diferenciación sexual", dijo Le Roch.

Los resultados del estudio aparecen esta semana en Nature Communications .

Le Roch y sus colegas

demostraron que la organización del genoma no solo es importante en los tejidos humanos y organismos complejos, sino que también puede afectar el desarrollo normal de patógenos eucariotas, como los parásitos de la malaria.

La malaria, que infecta a cientos de millones de personas en todo el mundo y mata a más de 450,000 personas cada año, es causada por uno de los cinco parásitos de la especie Plasmodium . Comprender los mecanismos implicados en la regulación de genes durante las diversas etapas del ciclo de vida de los parásitos es importante para desarrollar estrategias novedosas para bloquear la replicación y transmisión del parásito.

Le Roch y sus colegas analizaron la organización del genoma cuando el parásito se replica dentro de los glóbulos rojos y durante la diferenciación sexual en P. falciparum , así como durante la etapa de transmisión de mosquito a humanos en P. falciparum y P. vivax . P. falciparum es el parásito más común y mortal. P. vivax , responsable de una enfermedad importante, se encuentra principalmente en el sudeste asiático.

Comprender cómo se regulan las transiciones entre las diversas etapas del ciclo de vida de los parásitos sigue siendo un objetivo importante en la investigación de la malaria .

Los investigadores utilizaron la secuenciación de próxima generación en UCR para comprender las características de la epigenética y cómo la cromatina de Plasmodium se organiza durante todo el ciclo de vida del parásito.

"La secuenciación nos mostró cómo está organizado el genoma de Plasmodium ", dijo Le Roch, que dirige el Centro de Investigación de Enfermedades Infecciosas y Vectores de la UCR. "Observamos que los genes que son específicos del estadio e importantes en la patogénesis están cerca uno del otro. Cuando no son necesarios, se agrupan en un centro represivo en el núcleo del parásito. Cuando se necesitan, la cromatina se abre y los genes se mueven. lejos del centro represivo ".

Los hallazgos aportan un nuevo nivel de comprensión de la organización y la dinámica del genoma durante el ciclo de vida de Plasmodium , argumentan los autores, y abren nuevas vías para enfoques dirigidos a la comprensión de la regulación genética del parásito.

"Las moléculas que inhiben la reestructuración del genoma a lo largo de los ciclos de vida tienen el potencial de actuar como antimaláricos potentes", dijo Le Roch. "Comprender los elementos genéticos y epigenéticos que controlan el desarrollo del parásito, incluidas las etapas que son responsables de la transmisión de la enfermedad, es clave para el desarrollo final de nuevas estrategias de bloqueo terapéutico y de transmisión".

Le Roch, miembro del Instituto para Biología Integral del Genoma de la UCR, recibió recientemente una subvención de $ 3,2 millones por parte de los Institutos Nacionales de Salud de cinco años para continuar su trabajo sobre la estructura de la cromatina en Plasmodium .

"Esta generosa donación nos permitirá desarrollar enfoques de vanguardia para caracterizar proteínas y componentes moleculares que regulan la expresión génica y la arquitectura del genoma 3-D de P. falciparum a lo largo de su ciclo de vida ", dijo. "Esperamos que nuestro nuevo estudio ofrezca nuevos conocimientos sobre la biología del parásito y nos ayude a identificar nuevos objetivos para matar al parásito".

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