Паразит, вызывающий малярию у человека, — это Plasmodium falciparum. Самка комара Anopheles передает P. falciparum от инфицированного человека здоровому человеку, распространяя при этом малярию. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2012 году малярией заразились около 207 миллионов человек, что привело к 627 000 смертей.«Понимание пространственной организации хромосом необходимо для понимания регуляции экспрессии генов в любой эукариотической клетке», — сказала Карин Ле Роч, доцент клеточной биологии и нейробиологии, руководившая исследованием.
Ее исследовательская группа также обнаружила, что те гены, которые должны быть в высокой степени экспрессированы у малярийного паразита — например, гены, участвующие в трансляции, — как правило, группируются в одной и той же области ядра клетки, в то время как гены, которые необходимо жестко репрессировать, — — например, гены, участвующие в вирулентности, — находятся в другом месте трехмерной структуры «репрессивного центра». Трехмерная структура генома малярийного паразита выявила один главный репрессивный центр.
Гены вирулентности малярийного паразита — это большое семейство генов, которые отвечают за выживание паразита внутри человека. Команда Ле Роха обнаружила, что все эти гены, организованные в один репрессивный центр в отдельной области ядра, по-видимому, управляют полной организацией генома паразита.
Результаты исследования были опубликованы в Интернете на прошлой неделе в международном рецензируемом журнале Genome Research, в котором публикуются выдающиеся оригинальные исследования, дающие новое понимание биологии генома всех организмов. Статья будет опубликована в июньском номере журнала.«Мы успешно составили карту всех физических взаимодействий между генетическими элементами в ядре паразита», — сказал Ле Рош. «Для этого мы использовали« метод захвата конформации хромосом », а затем технологию высокопроизводительного секвенирования — недавно разработанную методологию для анализа организации хромосом в естественном состоянии клетки. Затем мы использовали карты всех физических взаимодействий. для создания 3D-модели генома для каждой анализируемой стадии жизненного цикла паразита ».
Чтобы понять биологию организма или любого типа клеток, ученым необходимо понимать не только информацию, закодированную в последовательности генома, но также то, как последовательность уплотнена и физически организована в каждой клетке / ткани, и как изменения в трехмерной архитектуре генома могут играют решающую роль в регулировании экспрессии генов, морфогенеза хромосом и стабильности генома. В клетках человека изменения в организации и уплотнении хромосом могут привести к таким заболеваниям, как рак.
«Если мы поймем, как геном малярийного паразита организован в ядре и какие компоненты контролируют эту организацию, мы сможем нарушить эту архитектуру, а также нарушить развитие паразита», — сказал Ле Рош. «Мы знаем, что архитектура генома имеет решающее значение для регулирования экспрессии генов и, что более важно, для регулирования генов, которые имеют решающее значение для вирулентности паразитов. Теперь мы можем более тщательно искать компоненты или лекарства, которые могут нарушить эту организацию, помогая в идентификации новых стратегии борьбы с малярией ".
В настоящее время лаборатория Ле Роха изучает другие этапы жизненного цикла малярии, чтобы определить компоненты, ответственные за архитектуру трехмерного генома.«Первоначально считалось, что важность архитектуры генома имеет решающее значение только для высших эукариот», — пояснила она. «Но мы, к нашему удивлению, обнаружили, что архитектура генома тесно связана с вирулентностью даже в случае малярийного паразита».