Published June 27, 2016 | Version v1
Publication Open

Evolution of the Transmission-Blocking Vaccine Candidates Pvs28 and Pvs25 in Plasmodium vivax: Geographic Differentiation and Evidence of Positive Selection

Creators

  • 1. Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
  • 2. Temple University
  • 3. Washington State University
  • 4. Arizona State University
  • 5. Caucaseco Scientific Research Center

Description

Transmission-blocking (TB) vaccines are considered an important tool for malaria control and elimination. Among all the antigens characterized as TB vaccines against Plasmodium vivax, the ookinete surface proteins Pvs28 and Pvs25 are leading candidates. These proteins likely originated by a gene duplication event that took place before the radiation of the known Plasmodium species to primates. We report an evolutionary genetic analysis of a worldwide sample of pvs28 and pvs25 alleles. Our results show that both genes display low levels of genetic polymorphism when compared to the merozoite surface antigens AMA-1 and MSP-1; however, both ookinete antigens can be as polymorphic as other merozoite antigens such as MSP-8 and MSP-10. We found that parasite populations in Asia and the Americas are geographically differentiated with comparable levels of genetic diversity and specific amino acid replacements found only in the Americas. Furthermore, the observed variation was mainly accumulated in the EGF2- and EGF3-like domains for P. vivax in both proteins. This pattern was shared by other closely related non-human primate parasites such as Plasmodium cynomolgi, suggesting that it could be functionally important. In addition, examination with a suite of evolutionary genetic analyses indicated that the observed patterns are consistent with positive natural selection acting on Pvs28 and Pvs25 polymorphisms. The geographic pattern of genetic differentiation and the evidence for positive selection strongly suggest that the functional consequences of the observed polymorphism should be evaluated during development of TBVs that include Pvs25 and Pvs28.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتبر لقاحات منع انتقال العدوى (TB) أداة مهمة لمكافحة الملاريا والقضاء عليها. من بين جميع المستضدات التي توصف بأنها لقاحات السل ضد المتصورة النشيطة، فإن البروتينات السطحية ookinete Pvs28 و Pvs25 هي المرشحة الرئيسية. من المحتمل أن تكون هذه البروتينات قد نشأت عن حدث تكرار الجينات الذي حدث قبل إشعاع أنواع البلازموديوم المعروفة إلى الرئيسيات. نبلغ عن تحليل جيني تطوري لعينة عالمية من أليلات pvs28 و pvs25. تظهر نتائجنا أن كلا الجينين يظهران مستويات منخفضة من تعدد الأشكال الوراثية عند مقارنتهما بمستضدات سطح الميروزايت AMA -1 و MSP -1 ؛ ومع ذلك، يمكن أن يكون كل من مستضدات ookinete متعدد الأشكال مثل مستضدات الميروزايت الأخرى مثل MSP -8 و MSP -10. وجدنا أن تجمعات الطفيليات في آسيا والأمريكتين متباينة جغرافيًا مع مستويات مماثلة من التنوع الجيني وبدائل الأحماض الأمينية المحددة الموجودة فقط في الأمريكتين. علاوة على ذلك، تراكم التباين الملحوظ بشكل أساسي في المجالات الشبيهة بـ EGF2 و EGF3 لـ P. vivax في كلا البروتينين. تمت مشاركة هذا النمط من قبل طفيليات رئيسية أخرى غير بشرية ذات صلة وثيقة مثل بلازموديوم سينومولجي، مما يشير إلى أنه يمكن أن يكون مهمًا من الناحية الوظيفية. بالإضافة إلى ذلك، أشار الفحص مع مجموعة من التحليلات الجينية التطورية إلى أن الأنماط المرصودة تتوافق مع الانتقاء الطبيعي الإيجابي الذي يعمل على تعدد الأشكال Pvs28 و Pvs25. يشير النمط الجغرافي للتمايز الجيني والأدلة على الانتقاء الإيجابي بقوة إلى أنه يجب تقييم العواقب الوظيفية لتعدد الأشكال المرصود أثناء تطور TBVs التي تشمل Pvs25 و Pvs28.

Translated Description (French)

Les vaccins antitransmission (TB) sont considérés comme un outil important pour le contrôle et l'élimination du paludisme. Parmi tous les antigènes caractérisés comme vaccins antituberculeux contre Plasmodium vivax, les protéines de surface ookinétiques Pvs28 et Pvs25 sont des candidats de premier plan. Ces protéines proviennent probablement d'un événement de duplication génique qui a eu lieu avant le rayonnement des espèces connues de Plasmodium vers les primates. Nous rapportons une analyse génétique évolutive d'un échantillon mondial d'allèles pvs28 et pvs25. Nos résultats montrent que les deux gènes présentent de faibles niveaux de polymorphisme génétique par rapport aux antigènes de surface du mérozoïte AMA-1 et MSP-1 ; cependant, les deux antigènes ookinétiques peuvent être aussi polymorphes que d'autres antigènes du mérozoïte tels que MSP-8 et MSP-10. Nous avons constaté que les populations de parasites en Asie et dans les Amériques sont géographiquement différenciées avec des niveaux comparables de diversité génétique et des remplacements spécifiques d'acides aminés trouvés uniquement dans les Amériques. De plus, la variation observée était principalement accumulée dans les domaines de type EGF2 et EGF3 pour P. vivax dans les deux protéines. Ce modèle était partagé par d'autres parasites de primates non humains étroitement apparentés tels que Plasmodium cynomolgi, ce qui suggère qu'il pourrait être fonctionnellement important. De plus, l'examen avec une suite d'analyses génétiques évolutives a indiqué que les patrons observés sont compatibles avec une sélection naturelle positive agissant sur les polymorphismes Pvs28 et Pvs25. Le schéma géographique de différenciation génétique et les preuves de sélection positive suggèrent fortement que les conséquences fonctionnelles du polymorphisme observé devraient être évaluées lors du développement des TBV qui incluent les Pvs25 et les Pvs28.

Translated Description (Spanish)

Las vacunas que bloquean la transmisión (TB) se consideran una herramienta importante para el control y la eliminación de la malaria. Entre todos los antígenos caracterizados como vacunas antituberculosas contra Plasmodium vivax, las proteínas de superficie ookinete Pvs28 y Pvs25 son las principales candidatas. Estas proteínas probablemente se originaron por un evento de duplicación de genes que tuvo lugar antes de la radiación de las especies conocidas de Plasmodium a los primates. Presentamos un análisis genético evolutivo de una muestra mundial de alelos pvs28 y pvs25. Nuestros resultados muestran que ambos genes muestran bajos niveles de polimorfismo genético en comparación con los antígenos de superficie de merozoitos AMA-1 y MSP-1; sin embargo, ambos antígenos ookinete pueden ser tan polimórficos como otros antígenos de merozoitos como MSP-8 y MSP-10. Encontramos que las poblaciones de parásitos en Asia y las Américas están geográficamente diferenciadas con niveles comparables de diversidad genética y reemplazos específicos de aminoácidos que solo se encuentran en las Américas. Además, la variación observada se acumuló principalmente en los dominios similares a EGF2 y EGF3 para P. vivax en ambas proteínas. Este patrón fue compartido por otros parásitos de primates no humanos estrechamente relacionados, como Plasmodium cynomolgi, lo que sugiere que podría ser funcionalmente importante. Además, el examen con un conjunto de análisis genéticos evolutivos indicó que los patrones observados son consistentes con la selección natural positiva que actúa sobre los polimorfismos Pvs28 y Pvs25. El patrón geográfico de diferenciación genética y la evidencia de selección positiva sugieren fuertemente que las consecuencias funcionales del polimorfismo observado deben evaluarse durante el desarrollo de TBV que incluyen Pvs25 y Pvs28.

Files

journal.pntd.0004786&type=printable.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7476e6adc0b1004da73327235102d8e9
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطور المرشحين للقاح المانع للانتقال Pvs28 و Pvs25 في المتصورة النشيطة: التمايز الجغرافي وأدلة الانتقاء الإيجابي
Translated title (French)
Évolution des candidats vaccins bloquants la transmission Pvs28 et Pvs25 dans Plasmodium vivax : différenciation géographique et preuve de sélection positive
Translated title (Spanish)
Evolución de los candidatos a vacuna bloqueadora de la transmisión Pvs28 y Pvs25 en Plasmodium vivax: Diferenciación geográfica y evidencia de selección positiva

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2470630809
DOI
10.1371/journal.pntd.0004786

Is supplement to
https://openalex.org/W4391168645 (Other)
https://openalex.org/W4253539074 (Other)
https://openalex.org/W4211107165 (Other)
https://openalex.org/W3173704168 (Other)
https://openalex.org/W3088358714 (Other)
https://openalex.org/W2751446000 (Other)
https://openalex.org/W2529121670 (Other)
https://openalex.org/W2125378258 (Other)
https://openalex.org/W2088202791 (Other)
https://openalex.org/W1652383174 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Venezuela

References

  • https://openalex.org/W1519266993
  • https://openalex.org/W1803102843
  • https://openalex.org/W1907806866
  • https://openalex.org/W1920702103
  • https://openalex.org/W1963164531
  • https://openalex.org/W1963820498
  • https://openalex.org/W1967451826
  • https://openalex.org/W1968129388
  • https://openalex.org/W1970700657
  • https://openalex.org/W1977009223
  • https://openalex.org/W1982329322
  • https://openalex.org/W1982603712
  • https://openalex.org/W2007829789
  • https://openalex.org/W2010271030
  • https://openalex.org/W2012528679
  • https://openalex.org/W2023196212
  • https://openalex.org/W2029667189
  • https://openalex.org/W2029907379
  • https://openalex.org/W2032740506
  • https://openalex.org/W2038464976
  • https://openalex.org/W2041863951
  • https://openalex.org/W2044044562
  • https://openalex.org/W2053287480
  • https://openalex.org/W2053761661
  • https://openalex.org/W2055635099
  • https://openalex.org/W2059136337
  • https://openalex.org/W2060039247
  • https://openalex.org/W2072816037
  • https://openalex.org/W2076617993
  • https://openalex.org/W2083127881
  • https://openalex.org/W2083280521
  • https://openalex.org/W2084209234
  • https://openalex.org/W2089518061
  • https://openalex.org/W2094201044
  • https://openalex.org/W2102234847
  • https://openalex.org/W2107170379
  • https://openalex.org/W2107754088
  • https://openalex.org/W2110307519
  • https://openalex.org/W2112011866
  • https://openalex.org/W2113256460
  • https://openalex.org/W2113495688
  • https://openalex.org/W2117360729
  • https://openalex.org/W2119357726
  • https://openalex.org/W2121125783
  • https://openalex.org/W2128192587
  • https://openalex.org/W2136847298
  • https://openalex.org/W2137033565
  • https://openalex.org/W2137529106
  • https://openalex.org/W2140028978
  • https://openalex.org/W2140784970
  • https://openalex.org/W2146178990
  • https://openalex.org/W2148698435
  • https://openalex.org/W2149531726
  • https://openalex.org/W2152207030
  • https://openalex.org/W2155695046
  • https://openalex.org/W2156461736
  • https://openalex.org/W2159017032
  • https://openalex.org/W2160758720
  • https://openalex.org/W2161688183
  • https://openalex.org/W2161738053
  • https://openalex.org/W2170721195
  • https://openalex.org/W2171611762
  • https://openalex.org/W2222913555
  • https://openalex.org/W2291280894
  • https://openalex.org/W2463232551
  • https://openalex.org/W2952717195