Published July 18, 2007
| Version v1
Publication
Open
"Sexual" Population Structure and Genetics of the Malaria Agent P. falciparum
- 1. Liverpool School of Tropical Medicine
- 2. Malawi-Liverpool-Wellcome Trust Clinical Research Programme
- 3. University of Liverpool
Description
The population genetics and structure of P. falciparum determine the rate at which malaria evolves in response to interventions such as drugs and vaccines. This has been the source of considerable recent controversy, but here we demonstrate the organism to be essentially sexual, in an area of moderately high transmission in the Lower Shire Valley, Malawi. Seven thousand mosquitoes were collected and dissected, and genetic data were obtained on 190 oocysts from 56 infected midguts. The oocysts were genotyped at three microsatellite loci and the MSP1 locus. Selfing rate was estimated as 50% and there was significant genotypic linkage disequilibrium (LD) in the pooled oocysts. A more appropriate analysis searching for genotypic LD in outcrossed oocysts and/or haplotypic LD in the selfed oocysts found no evidence for LD, indicating that the population was effectively sexual. Inbreeding estimates at MSP1 were higher than at the microsatellites, possibly indicative of immune action against MSP1, but the effect was confounded by the probable presence of null mutations. Mating appeared to occur at random in mosquitoes and evidence regarding whether malaria clones in the same host were related (presumably through simultaneous inoculation in the same mosquito bite) was ambiguous. This is the most detailed genetic analysis yet of P. falciparum sexual stages, and shows P. falciparum to be a sexual organism whose genomes are in linkage equilibrium, which acts to slow the emergence of drug resistance and vaccine insensitivity, extending the likely useful therapeutic lifespan of drugs and vaccines.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يحدد علم الوراثة السكانية وهيكل P. falciparum معدل تطور الملاريا استجابة للتدخلات مثل الأدوية واللقاحات. كان هذا مصدر جدل كبير في الآونة الأخيرة، ولكن هنا نظهر أن الكائن الحي جنسي بشكل أساسي، في منطقة ذات انتقال مرتفع إلى حد ما في وادي شاير السفلي، ملاوي. تم جمع سبعة آلاف بعوضة وتشريحها، وتم الحصول على بيانات وراثية عن 190 بيضة من 56 أمعاء متوسطة مصابة. تم تنميط البويضات في ثلاثة مواضع للأقمار الصناعية الدقيقة وموضع MSP1. تم تقدير معدل الالتفاف بنسبة 50 ٪ وكان هناك اختلال كبير في التوازن الوراثي (LD) في البويضات المجمعة. لم يجد تحليل أكثر ملاءمة يبحث عن LD الوراثي في الكيسات المتقاطعة و/أو LD الفرداني في الكيسات الذاتية أي دليل على LD، مما يشير إلى أن السكان كانوا جنسيين بشكل فعال. كانت تقديرات التزاوج الداخلي في MSP1 أعلى منها في الأقمار الصناعية الدقيقة، مما قد يشير إلى عمل مناعي ضد MSP1، ولكن التأثير كان مرتبكًا بسبب الوجود المحتمل لطفرات فارغة. يبدو أن التزاوج يحدث بشكل عشوائي في البعوض والأدلة المتعلقة بما إذا كانت مستنسخات الملاريا في نفس المضيف مرتبطة (من المفترض من خلال التلقيح المتزامن في نفس لدغة البعوض) كانت غامضة. هذا هو التحليل الجيني الأكثر تفصيلاً حتى الآن للمراحل الجنسية لـ P. falciparum، ويظهر أن P. falciparum هو كائن جنسي تكون جينوماته في توازن ترابط، مما يعمل على إبطاء ظهور مقاومة الأدوية وعدم حساسية اللقاح، مما يطيل العمر العلاجي المفيد المحتمل للأدوية واللقاحات.Translated Description (French)
La génétique de la population et la structure de P. falciparum déterminent la vitesse à laquelle le paludisme évolue en réponse à des interventions telles que les médicaments et les vaccins. Cela a été la source d'une controverse récente considérable, mais nous démontrons ici que l'organisme est essentiellement sexuel, dans une zone de transmission modérément élevée dans la basse vallée du Shire, au Malawi. Sept mille moustiques ont été collectés et disséqués, et des données génétiques ont été obtenues sur 190 oocystes de 56 intestins moyens infectés. Les oocystes ont été génotypés à trois locus microsatellites et au locus MSP1. Le taux d'autofécondation a été estimé à 50 % et il y avait un déséquilibre significatif de la liaison génotypique (LD) dans les oocystes regroupés. Une analyse plus appropriée de la recherche de LD génotypique dans les oocystes croisés et/ou de LD haplotypique dans les oocystes autoprotégés n'a trouvé aucune preuve de LD, indiquant que la population était effectivement sexuelle. Les estimations de consanguinité à MSP1 étaient plus élevées qu'aux microsatellites, indiquant peut-être une action immunitaire contre MSP1, mais l'effet a été confondu par la présence probable de mutations nulles. L'accouplement semblait se produire au hasard chez les moustiques et les preuves quant à savoir si les clones du paludisme chez le même hôte étaient liés (probablement par inoculation simultanée dans la même piqûre de moustique) étaient ambiguës. Il s'agit de l'analyse génétique la plus détaillée à ce jour des stades sexuels de P. falciparum et montre que P. falciparum est un organisme sexuel dont les génomes sont en équilibre de liaison, ce qui agit pour ralentir l'émergence de la résistance aux médicaments et de l'insensibilité aux vaccins, prolongeant ainsi la durée de vie thérapeutique probablement utile des médicaments et des vaccins.Translated Description (Spanish)
La genética de la población y la estructura de P. falciparum determinan la velocidad a la que evoluciona la malaria en respuesta a intervenciones como medicamentos y vacunas. Esta ha sido la fuente de una considerable controversia reciente, pero aquí demostramos que el organismo es esencialmente sexual, en un área de transmisión moderadamente alta en el Valle del Bajo Shire, Malawi. Se recogieron y diseccionaron siete mil mosquitos, y se obtuvieron datos genéticos sobre 190 ooquistes de 56 intestinos medios infectados. Los oocistos se genotipificaron en tres loci de microsatélites y el locus MSP1. La tasa de autofecundación se estimó en un 50% y hubo un desequilibrio de ligamiento genotípico (DL) significativo en los ooquistes agrupados. Un análisis más apropiado en busca de LD genotípica en oocistos cruzados y/o LD haplotípica en los oocistos autofecundados no encontró evidencia de LD, lo que indica que la población era efectivamente sexual. Las estimaciones de endogamia en MSP1 fueron más altas que en los microsatélites, posiblemente indicativas de acción inmune contra MSP1, pero el efecto fue confundido por la probable presencia de mutaciones nulas. El apareamiento parecía ocurrir al azar en los mosquitos y la evidencia con respecto a si los clones de malaria en el mismo huésped estaban relacionados (presumiblemente a través de la inoculación simultánea en la misma picadura de mosquito) era ambigua. Este es el análisis genético más detallado hasta ahora de las etapas sexuales de P. falciparum, y muestra que P. falciparum es un organismo sexual cuyos genomas están en equilibrio de ligamiento, lo que actúa para frenar la aparición de resistencia a los medicamentos y la insensibilidad a las vacunas, extendiendo la vida útil terapéutica probable de los medicamentos y las vacunas.Files
journal.pone.0000613&type=printable.pdf
Files
(157.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:96d7c4414446971cb3cf8c077789fb3b
|
157.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- البنية السكانية "الجنسية" وعلم الوراثة لعامل الملاريا P. falciparum
- Translated title (French)
- Structure de la population « sexuelle » et génétique de l'agent du paludisme P. falciparum
- Translated title (Spanish)
- Estructura de la población "sexual" y genética del agente palúdico P. falciparum
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2080197177
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0000613
References
- https://openalex.org/W1566107011
- https://openalex.org/W1731415636
- https://openalex.org/W1832287255
- https://openalex.org/W1963965085
- https://openalex.org/W1966834016
- https://openalex.org/W1969142475
- https://openalex.org/W1977784023
- https://openalex.org/W1980752431
- https://openalex.org/W1991197732
- https://openalex.org/W1993741644
- https://openalex.org/W1999417874
- https://openalex.org/W2002055028
- https://openalex.org/W2005735129
- https://openalex.org/W2010369256
- https://openalex.org/W2016035077
- https://openalex.org/W2016478791
- https://openalex.org/W2016651398
- https://openalex.org/W2025864764
- https://openalex.org/W2026129338
- https://openalex.org/W2029348311
- https://openalex.org/W2035054548
- https://openalex.org/W2035060739
- https://openalex.org/W2039909953
- https://openalex.org/W2040383488
- https://openalex.org/W2042094287
- https://openalex.org/W2043734986
- https://openalex.org/W2059648809
- https://openalex.org/W2072190405
- https://openalex.org/W2073615637
- https://openalex.org/W2074998772
- https://openalex.org/W2078197741
- https://openalex.org/W2086378607
- https://openalex.org/W2092333877
- https://openalex.org/W2093236649
- https://openalex.org/W2103437642
- https://openalex.org/W2114418518
- https://openalex.org/W2114469412
- https://openalex.org/W2119799171
- https://openalex.org/W2144038389
- https://openalex.org/W2155925360
- https://openalex.org/W2162558450
- https://openalex.org/W2163954181
- https://openalex.org/W2165730332
- https://openalex.org/W2168181245
- https://openalex.org/W2168229810
- https://openalex.org/W2170093840
- https://openalex.org/W2170874271
- https://openalex.org/W2332038049
- https://openalex.org/W2397068516
- https://openalex.org/W2794253813