19 maggio 2020
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I segreti della malaria
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La mappa è completa: uomo, zanzara e plasmodio (cioè il responsabile vero della malattia) non hanno più segreti. Gli attori principali del ciclo vitale della malattia tropicale più diffusa nel mondo hanno messo a nudo il proprio genoma. A Nature e a Science il compito di pubblicare i risultati di un'ingente ricerca che ha interessato un folto gruppo di ricercatori sparsi nel mondo.
Sul genoma umano in tempi recenti si è detto abbastanza, il Progetto Genoma racchiude tutte le informazioni relative all'uomo.
Della zanzara, Anopheles gambiae, oggi finalmente si conoscono i 14000 geni che codificano, tra l'altro, per importanti proteine responsabili di meccanismi critici per il ciclo vitale del plasmodio della malaria.
Alcuni di questi geni sono coinvolti nella risposta immunitaria sollecitata nella lotta contro il parassita che alberga nello stomaco e nelle ghiandole salivari dell'insetto. Interessanti anche i geni coinvolti nella distruzione di sostanze tossiche come gli insetticidi, processo che spiega la resistenza ad alcuni prodotti chimici usati come insetticidi. I ricercatori hanno inoltre osservato un set di recettori olfattivi che potrebbero spiegare la particolare attrazione della zanzara verso il sangue umano.
Il genoma della Anopheles presenta un significativo livello di polimorfismo genetico, cioè la presenza di un'elevata variabilità genetica a livello di popolazione, che rappresenta un'opportunità ecologica ed evoluzionistica importante nella storia di questo organismo, sulla quale ora si avrà la possibilità di indagare.
E poi il plasmodio: nel genoma del piccolo microrganismo unicellulare i ricercatori hanno trovato, dopo sei anni di lavori, ben 14 cromosomi e 5300 geni; rispetto ad altri microrganismi a vita libera il genoma del plasmodio codifica per meno enzimi, mentre un'ampia porzione di geni è responsabile dell'evasione dal sistema immunitario dell'ospite e dell'interazione con esso.
La ricerca è stata resa particolarmente difficoltosa dall'abbondante presenza di due basi azotate (timina e adenina) che intralciava il lavoro dei software di analisi; l'analisi dei cromosomi è, quindi, avvenuta in più fasi e dei 14 riconosciuti, 3 restano una sorta di "blob" difficile da decifrare. Molte proteine, il 12% delle totali, sono destinate alla costruzione dell'apicoplasto, una struttura subcellulare, trovata nel genere Plasmodium, probabilmente derivata dal cloroplasto di un'alga in seguito alla fusione con un antenato del parassita. Questo organello è coinvolto nel metabolismo degli acidi grassi e degli isoprenoidi, ed è oggetto di interesse di esperti nel settore in quanto possibile punto debole del ciclo vitale del parassita: bersagliare questa via metabolica potrebbe essere una strategia efficace. Sono state inoltre osservate alcune particolarità: nello sporozoite, la forma del parassita iniettata nell'uomo durante la puntura della zanzara, ci sono delle proteine non presenti in altre fasi vitali del ciclo; nei gameti maschili e femminili immaturi ci sono 315 proteine uniche, altre 226 sono presenti solo nella fase asessuata. E' come se ogni stadio della vita il plasmodio avesse dei geni adeguati alle esigenze.
Un futuro auspicabile
I fronti su cui la ricerca è orientata sono la refrattarietà delle specie del genere Anopheles al Plasmodium, l'evasione del parassita dal sistema immunitario dell'ospite, la resistenza a insetticidi e a farmaci antimalarici, l'identificazione di potenziali vaccini.
La possibilità di controllare il vettore del plasmodio è un'interessante opportunità, sarà necessario, però, conoscere, non solo la sequenza genica, ma anche la struttura genetica di popolazione: flusso genico, dimensioni della popolazione, distribuzione, relazioni filogenetiche tra le diverse popolazioni.
La sequenza genomica, combinata con gli attuali strumenti della biologia molecolare permetterà di ingegnerizzare la A. gambiae per rendere il suo genotipo stabilmente refrattario al parassita, un significativo contributo per il controllo del vettore della malaria.
Fonti
Sul genoma umano in tempi recenti si è detto abbastanza, il Progetto Genoma racchiude tutte le informazioni relative all'uomo.
Nel cuore della zanzara
Della zanzara, Anopheles gambiae, oggi finalmente si conoscono i 14000 geni che codificano, tra l'altro, per importanti proteine responsabili di meccanismi critici per il ciclo vitale del plasmodio della malaria.
Alcuni di questi geni sono coinvolti nella risposta immunitaria sollecitata nella lotta contro il parassita che alberga nello stomaco e nelle ghiandole salivari dell'insetto. Interessanti anche i geni coinvolti nella distruzione di sostanze tossiche come gli insetticidi, processo che spiega la resistenza ad alcuni prodotti chimici usati come insetticidi. I ricercatori hanno inoltre osservato un set di recettori olfattivi che potrebbero spiegare la particolare attrazione della zanzara verso il sangue umano.
Il genoma della Anopheles presenta un significativo livello di polimorfismo genetico, cioè la presenza di un'elevata variabilità genetica a livello di popolazione, che rappresenta un'opportunità ecologica ed evoluzionistica importante nella storia di questo organismo, sulla quale ora si avrà la possibilità di indagare.
Un parassita piccolo e tenace
E poi il plasmodio: nel genoma del piccolo microrganismo unicellulare i ricercatori hanno trovato, dopo sei anni di lavori, ben 14 cromosomi e 5300 geni; rispetto ad altri microrganismi a vita libera il genoma del plasmodio codifica per meno enzimi, mentre un'ampia porzione di geni è responsabile dell'evasione dal sistema immunitario dell'ospite e dell'interazione con esso.
La ricerca è stata resa particolarmente difficoltosa dall'abbondante presenza di due basi azotate (timina e adenina) che intralciava il lavoro dei software di analisi; l'analisi dei cromosomi è, quindi, avvenuta in più fasi e dei 14 riconosciuti, 3 restano una sorta di "blob" difficile da decifrare. Molte proteine, il 12% delle totali, sono destinate alla costruzione dell'apicoplasto, una struttura subcellulare, trovata nel genere Plasmodium, probabilmente derivata dal cloroplasto di un'alga in seguito alla fusione con un antenato del parassita. Questo organello è coinvolto nel metabolismo degli acidi grassi e degli isoprenoidi, ed è oggetto di interesse di esperti nel settore in quanto possibile punto debole del ciclo vitale del parassita: bersagliare questa via metabolica potrebbe essere una strategia efficace. Sono state inoltre osservate alcune particolarità: nello sporozoite, la forma del parassita iniettata nell'uomo durante la puntura della zanzara, ci sono delle proteine non presenti in altre fasi vitali del ciclo; nei gameti maschili e femminili immaturi ci sono 315 proteine uniche, altre 226 sono presenti solo nella fase asessuata. E' come se ogni stadio della vita il plasmodio avesse dei geni adeguati alle esigenze.
Un futuro auspicabile
I fronti su cui la ricerca è orientata sono la refrattarietà delle specie del genere Anopheles al Plasmodium, l'evasione del parassita dal sistema immunitario dell'ospite, la resistenza a insetticidi e a farmaci antimalarici, l'identificazione di potenziali vaccini.
La possibilità di controllare il vettore del plasmodio è un'interessante opportunità, sarà necessario, però, conoscere, non solo la sequenza genica, ma anche la struttura genetica di popolazione: flusso genico, dimensioni della popolazione, distribuzione, relazioni filogenetiche tra le diverse popolazioni.
La sequenza genomica, combinata con gli attuali strumenti della biologia molecolare permetterà di ingegnerizzare la A. gambiae per rendere il suo genotipo stabilmente refrattario al parassita, un significativo contributo per il controllo del vettore della malaria.
Fonti
- Anopheles gambiae Genome: Completing the Malaria Triad Science Oct 4 2002: 13
- The Mosquito Genome-a Breakthrough for Public Health Science Oct 4 2002: 79
- The Genome Sequence of the Malaria Mosquito Anopheles gambiae Science Oct 4 2002: 129-149
- Parasite Genome Sequenced, Scrutinized Science Oct 4 2002: 33-34.
- Genome sequence of the human malaria parasite Plasmodium falciparum Nature 419, 498 - 511 (2002); doi:10.1038/nature01097
- Genome threesome completed 3 October 2002
