Incluso los organismos unicelulares desean socios de vez en cuando.
Se sabe que Leishmania, parásitos unicelulares que causan infecciones de la piel y los órganos internos, se multiplican asexualmente, como las bacterias. Pero ocasionalmente, los investigadores han encontrado parásitos híbridos que transportan material genético de más de una cepa.o incluso más de una especie, de Leishmania, lo que sugiere que se está produciendo algún tipo de mezcla genética.
Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y los Institutos Nacionales de Salud NIH han descubierto que los parásitos híbridos de Leishmania pueden aparearse entre sí para producir descendencia fértil que transporta genes de ambos padres, signos deun verdadero ciclo de reproducción sexual. Los investigadores esperan utilizar su remezcla genética como una herramienta para encontrar genes involucrados en la virulencia en la enfermedad de Leishmanial.
"Lo que queremos saber es por qué una cepa causa una forma leve de enfermedad y otra causa una forma letal, o cómo los parásitos evaden la respuesta inmune", dijo el coautor Stephen Beverley, PhD, profesor de microbiología molecularen la Facultad de Medicina. "Al generar descendencia con diferentes características, podemos identificar los genes que causan enfermedades graves o resistencia inmune. Eso podría ser un paso hacia un mejor tratamiento o prevención".
Los resultados están disponibles en línea en PLOS Genética .
Más de 1 millón de personas en países tropicales contraen Leishmania cada año a través de las picaduras de moscas de arena infectadas. La mayoría de las personas desarrollan lesiones cutáneas desfigurantes, pero no potencialmente mortales, en los sitios de las picaduras. Pero si el parásito se propaga aEn los órganos internos, causa una enfermedad conocida como leishmaniasis visceral que mata a más de 30,000 personas cada año.
Beverley y sus colegas, incluido el colaborador de muchos años y coautor principal David Sacks, PhD, jefe de la sección de biología intracelular de parásitos del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas del NIH, descubrieron pistas en 2009 de que los parásitos podrían aparearse yproducir una progenie híbrida que transportaba una mezcla de genes de ambos padres.
La existencia de híbridos por sí sola no es prueba de un verdadero ciclo sexual. La mula de Missouri, por ejemplo, un híbrido de un burro y un caballo, es fuerte y vigorosa pero estéril. Los científicos necesitan poder estudiar una segunda generaciónpara identificar los genes implicados en causar enfermedades o interferir con la respuesta inmune de una persona. Para averiguar si los parásitos híbridos eran fértiles, el coautor principal Sacks, Beverley y sus colegas, incluidos los primeros coautores Ehud Inbar, PhD, un ex investigadoren NIH, y Jahangheer Shaik, PhD, especialista en bioinformática en el NIH, analizó los patrones de herencia de apareamientos que involucran descendencia híbrida.
Dado que los parásitos solo se aparean dentro del intestino de una mosca de arena, los investigadores crearon crías híbridas alimentando a las moscas de arena con una mezcla de dos cepas de Leishmania. Las personas normalmente llevan exactamente dos copias de cada uno de nuestros 23 cromosomas, pero la cantidad de copias de los cromosomas de Leishmania puedevarían. Por lo general, la mayoría de sus cromosomas se encuentran en pares, pero algunos cromosomas pueden estar presentes en tres o más copias. En trabajos anteriores, los investigadores encontraron que la progenie híbrida hereda dos copias de la mayoría de los cromosomas, uno de cada padre. PeroSi sus padres llevaran copias adicionales de un cromosoma particular, los parásitos híbridos podrían heredar una tercera, cuarta o incluso quinta copia.
Para probar si los parásitos híbridos eran fértiles, los investigadores alimentaron a las moscas de la arena con un parásito híbrido mezclado con una de sus cepas parentales o una cepa externa. Descubrieron que los parásitos híbridos producían su propia descendencia, y la descendencia generalmente heredaba un cromosomade cada padre, como se esperaba para la reproducción sexual verdadera. Los cromosomas de los descendientes también mostraron signos extensos de recombinación genética, lo que significa que fragmentos de ADN del cromosoma de uno de los padres habían sido cambiados por fragmentos de ADN del cromosoma del otro padre, otro marcador deverdadera reproducción sexual.
Al estudiar los parásitos híbridos y su progenie recombinada, los investigadores podrán mapear la ubicación en los cromosomas de genes involucrados en causar enfermedades y resistir la respuesta inmune. Tal mapa genético ayudará a comprender por qué algunas cepas causan una enfermedad peorque otros, y cómo reforzar la respuesta inmune a los parásitos.
"La buena noticia es que generamos descendencia con nuevas combinaciones genéticas, que son perfectas para nuestros propósitos", dijo Beverley. "La noticia menos buena es que solo pudimos obtener un puñado, que fueron suficientes para establecer su fertilidad, pero no del todosuficiente para hacer un mapa de alta resolución de genes de virulencia "
Los investigadores ahora están tratando de descubrir por qué los parásitos híbridos rara vez tienen éxito en el apareamiento.
"Si usted es un microbio y tiene una combinación genética ganadora que le permite prosperar, se reproducirá asexualmente la mayor parte del tiempo, porque ¿por qué meterse con algo bueno?", Dijo Beverley. "Pero aun así, es posible que desee mezclar un poco las cosas de vez en cuando, solo para ver si una nueva combinación genética puede ser aún más exitosa. Por lo tanto, los microbios tienen mecanismos para reorganizar su material genético a través de la reproducción sexual, pero también mecanismos para prevenirmuchas reorganizaciones para que puedan mantener combinaciones genéticas ganadoras y limitar la endogamia. Si podemos descubrir qué es lo que está limitando el apareamiento de nuestros parásitos híbridos experimentales, es probable que descubramos algo nuevo sobre la biología de la reproducción. Aún mejor, podemos sercapaz de torcerlo a nuestros propios fines y aprender a crear parásitos híbridos súper fértiles. Y luego podemos usarlos para descubrir lo que necesitamos saber sobre cómo causan enfermedades ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Tamara Bhandari. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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