Caracterização do polimorfismo de Echinococcus granulosus em dois genes nucleares e um mitocondrial : evidências de introgressão

Abstract

Nos parasitos do gênero Echinococcus observam-se grandes diferenças genéticas entre as espécies. Mais ainda, a espécie E. granulosus apresenta uma grande variação intraespecífica. Diversas variantes com características biológicas e epidemiológicas particulares, e adaptadas a hospedeiros intermediários diferentes, foram classificadas como linhagens. De fato, estas linhagens são muitas vezes tão divergentes geneticamente quanto as demais espécies do gênero. Isto tem gerado diversas discussões quanto seu status taxonômico. Os genes do antígeno B (AgB) de Echinococcus compõem uma família multigênica. A proteína secretada, um oligômero formado a partir de subunidades de 8 kDa, tem um papel importante no estabelecimento da infecção, modulando a resposta imune do hospedeiro. Estudos demonstraram que alguns genes desta família devem estar sob seleção positiva ou diversificadora. Inclusive, a quantidade de variantes encontradas é alta em um único parasito. Este trabalho analisa amostras de E. granulosus coletadas no Rio Grande do Sul e as compara a amostras de outra populações geográficas (Argentina, Argélia e Romênia) usando um marcador mitocondrial (cox1-391 pb) e duas seqüências nucleares. Uma delas corresponde a um fragmento que inclui majoritariamente o segundo íntron do gene de cópia única codificador da malato desidrogenase citosólica (mdh - 214 pb) e a outra trata-se da seqüência parcial do gene que codifica a subunidade 4 do AgB (AgB4 - 329-355 pb), incluindo aproximadamente 80 pb da região promotora do gene até em torno de 60 pb à montante do códon de parada da tradução. A análise do fragmento de mdh utilizou a técnica de PCR-SSCP, seguida de seqüenciamento, para discriminar os alelos das amostras de cada população, totalizando 259 indivíduos (isolados). Os achados confirmam a homogeneidade das populações geográficas de E. granulosus e a divergência dos parasitos das linhagens ovina e bovina (freqüentemente denominada E. ortleppi). Apesar da divergência entre as linhagens, são encontrados em baixa freqüência alelos característicos da linhagem bovina (haplótipo G5) em parasitos com haplótipo mitocondrial ovino (G1) e vice-versa. Tal situação poderia ser conseqüência do cruzamento entre parasitos destas linhagens quando em simpatria. A abordagem adotada na análise do gene AgB4 foi a amplificação por PCR seguida do seqüenciamento direto de 151 isolados. Os dados indicam a presença de mais de duas cópias do AgB4 no genoma, e que, dada a conservação na região codificante, seria provável que estes genes estejam evoluindo em concerto. Também encontramos alta divergência entre as seqüências dos isolados com haplótipos mitocondriais G1 (AgB4 tipo 1) e G5 (AgB4 tipo 2). A divergência é tão grande que acreditamos que na linhagem bovina o gene AgB4 tenha recombinado com AgB2. Uma seqüência idêntica a nossa depositada no GeneBank foi previamente sugerida como sendo uma variante não-funcional do AgB2. Assim como no caso do mdh alguns parasitos com haplótipos mitocondriais G5 (linhagem bovina) apresentaram em baixa freqüência seqüências de AgB4 do tipo 1 características da linhagem ovina. Este achado reforça a hipótese de fluxo gênico entre as linhagens de E. granulosus.

In the parasites belonging to the genus Echinococcus large differences between species are observed. Furthermore, the E. granulosus species shows a high intraspecific variability. Different variants with particular biologic and epidemiologic features, adapted to distinct intermediate hosts, were classified as strains. Indeed, the strains are frequently as genetically divergent as the other species within the genus. This has generated several discussions about their taxonomic status. The Echinococcus antigen B (AgB) genes belong to a multigene family. The secreted protein, an oligomer built by subunits of 8kDa, has an important role in the infection establishment, modulating the host immune response. Studies have demonstrated that some genes in this family might be under positive or diversifying selection. Moreover, the quantity of variants found is high, even in a single parasite. This study analyzes samples of E. granulosus collected in Rio Grande do Sul, and compares them to samples from other geographic regions (Argentina, Algeria and Romania) using a mitochondrial marker (cox1 – 391bp) and two nuclear sequences. One corresponds to a fragment including mostly the second intron of the cytosolic malate dehydrogenase single copy gene (mdh – 214bp) and the other is a partial gene sequence encoding the fourth subunit of AgB (AgB4 – 329-355bp), which includes approximately 80bp of the promoter region until around 60bp upstream to the stop codon. The analysis of the mdh fragment was based on the PCR-SSCP technique, followed by sequencing, to discriminate among alleles within samples of each population, totalizing 259 individuals (isolates). Our findings confirm the homogeneity within E. granulosus geographic populations and a high divergence between parasites from the ovine and bovine (frequently named E. ortleppi) strains. Despite the divergence between strains, bovine strain (haplotype G5) characteristic alleles are found in low frequency in parasites with the ovine mitochondrial haplotype (G1) and vice-versa. This situation could be a consequence of interbreeding between parasites from the different strains, when in simpatry. The approach used for the AgB4 gene analysis was the PCR amplification followed by direct sequencing of 151 isolates. The data indicate the presence of more than two AgB4 gene copies inside the genome; and that, considering the conservation of the coding region, it would be probable that these genes are evolving in concert. We also found a high divergence in AgB4 sequences between isolates with haplotypes G1 (AgB4 type 1) and G5 (AgB4 type 2). The divergence is so large, that we believe that in the bovine strain the AgB4 gene might have recombined with AgB2. As well as for the mdh gene, some parasites with the G5 mitochondrial haplotype (bovine strain) showed in low frequencies AgB4 type 1 sequences, characteristic of the ovine strain. This finding reinforces the hypothesis of gene flow between strains of E. granulosus.