Зависимость коэволюционных изменений

ОТ ЛОКАЛИЗАЦИИ ГЕЛЬМИНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Кузьмин Д. С., Дедик С. Ю.

Научный руководитель: ассистент Е. А. Черноус

Учреждение образования

«Белорусский государственный медицинский университет»

г. Минск, Республика Беларусь

Для ряда паразитов человека характерна молекулярная мимикрия [1]. Она характеризуется присутствием сходных с «хозяином» последовательностей нуклеиновых кислот и соответствующих им белков, что помогает паразиту адаптироваться к организму хозяина, а именно, к иммунной системе. Вероятно, степень контакта с иммунной системой (полость кишечника, где иммуноглобулинов минимально, или паренхима печени, хороша снабжаемая кровью) влияет на выраженность молекулярной мимикрии. В свою очередь, выраженность молекулярной мимикрии у паразита указывает на степень коэволюционных изменений в системе «паразит – хозяин».

В настоящее время существует множество методов, позволяющих анализировать последовательности нуклеиновых кислот. Однако на данный момент не разработаны методы, дающие возможность оперировать динуклеотидным составом [2]. На основе программы Openoffice Calc нами был разработан метод анализа динуклеотидного состава генома паразитических червей.

Цель исследования

С помощью данного метода изучить зависимость коэволюционных изменений от степени контакта паразита с организмом хозяина.

Материалы и методы исследования

Проанализированы нуклеотидные последовательности 6 митохондриальных генов (NADH1, NADH6, Cox1, Cox2, Cox3, Cob) человека, 3-х паразитических плоских червей (Fasciola hepatica, Echinococcus granulosus и Taenia solium) и двух паразитических круглых червей (Trichinella spiralis и Enterobius vermicularis), имеющих различную степень контакта с тканями организма хозяина [3]. В качестве контроля были выбраны аналогичные нуклеотидные последовательности свободноживущих плоского червя Paratomella rubra и круглого червя Caenorhabditis elegans. Использовались самостоятельно секвенированные последовательности Trichinella spiralis, а также материалы сайта ncbi.nlm.nih.gov [4]. Статистическая обработка данных проводилась с помощью непараметрических методов в программе R: A Language and Environment for Statistical Computing.

Результаты и обсуждения

По полученным данным с помощью программы Openoffice Calc было вычислено абсолютные значения количества динуклеотидов(16) для каждого гена. Так как длина одинаковых генов у различных организмов разная, следовательно количество динуклеотидов будет различное, поэтому абсолютные значения были переведены в процентные. Затем вычислена разность процентного содержания динуклеотидов в парах «человек-паразит» и «человек-контроль» (взятая по модулю) для определения сходства по определенному динуклеотиду (нулевое значение указывает на абсолютное сходство). Для оценки динамики коэволюционных изменений вычислена разность «человек-паразит» - «человек-контроль». Отрицательные значения указывают на динамику увеличения сходства по данному динуклеотиду. Чем больше количество отрицательных значений, тем более выражена коэволюция паразита с организмом хозяина по исследуемой нуклеотидной последовательности.

Разработанная методика анализа была применена к исследуемым плоским червям. В таблице 1 приведены результаты для всех генов, рассчитанные по разработанному алгоритму, описанному выше.

Таблица 1 — Процент отрицательных значений для плоских червей

Чтобы оценить значимость различий, полученные данные были обработаны с помощью критерия Манна-Уитни (статистический непараметрический метод анализа двух независимых групп). Статистически значимые различия выявлены в паре «T. solium — F. hepatica» (р < 0,05). В парах «E. granulosus — T. solium», «E. granulosus — F. hepatica» статистически значимых различий не выявлено.

Разработанная методика анализа была применена для паразитических круглых червей. В таблице 2 представлены значения для Trichinella spiralis и Enterobius vermicularis.

Таблица 2 — Процент отрицательных значений для круглых червей

С помощью критерия Манна-Уитни выявлены статистически значимые различия (р < 0,01).

Выводы

1. Разработанная нами методика позволяет оценить зависимость коэволюционных изменений от степени контакта паразита с тканями организма хозяина.

2. Данная методика, оперирующая с динуклеотидным составом, может быть использована в качестве нового экспресс-метода в области исследований молекулярной

эволюции, в частности, в области эволюции макромолекул.

3. У гельминтов, имеющих более тесный контакт с тканями организма хозяина наблюдаются более выраженные коэволюционные изменения.

4. Эхинококк занимает промежуточное положение между печёночным сосальщиком и свиным цепнем.