Published November 29, 2021 | Version v1
Publication Open

Genetic Diversity and Natural Selection of Plasmodium vivax Duffy Binding Protein-II From China-Myanmar Border of Yunnan Province, China

Creators

  • 1. National Institute for Parasitic Diseases
  • 2. National Health and Family Planning Commission
  • 3. Shanghai Jiao Tong University
  • 4. Hangzhou Medical College

Description

Malaria incidence has declined dramatically over the past decade and China was certified malaria-free in 2021. However, the presence of malaria in border areas and the importation of cases of malaria parasites are major challenges for the consolidation of the achievements made by China. Plasmodium vivax Duffy binding protein (PvDBP) performs a significant role in erythrocyte invasion, and is considered a promising P. vivax vaccine. However, the highly polymorphic region of PvDBP (PvDBP-II) impedes the development of blood-stage vaccine against P. vivax . In this study, we investigated the genetic diversity and natural selection of PvDBP-II among 124 P. vivax isolates collected from the China-Myanmar border (CMB) in Yunnan Province, China, during 2009–2011. To compare genetic diversity, natural selection, and population structure with CMB isolates, 85 pvdbp- II sequences of eastern Myanmar isolates were obtained from GenBank. In addition, global sequences of pvdbp -II were retrieved from GenBank to establish genetic differentiation relationships and networks with the CMB isolates. In total, 22 single nucleotide polymorphisms reflected in 20 non-synonymous and two synonymous mutations were identified. The overall nucleotide diversity of PvDBP-II from the 124 CMB isolates was 0.0059 with 21 haplotypes identified ( Hd = 0.91). The high ratio of non-synonymous to synonymous mutations suggests that PvDBP-II had evolved under positive selection. Population structure analysis of the CMB and eastern Myanmar isolates were optimally grouped into five sub-populations ( K = 5). Polymorphisms of PvDBP-II display that CMB isolates were genetically diverse. Mutation, recombination, and positive selection promote polymorphism of PvDBP-II of P. vivax population. Although low-level genetic differentiation in eastern Myanmar was identified along with the more effective malaria control measures, the complexity of population structure in malaria parasites has maintained. In conclusion, findings from this study advance knowledge of the understanding of the dynamic of P. vivax population, which will contribute to guiding the rational design of a PvDBP-II based vaccine.

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

Translated Description (Arabic)

انخفض معدل الإصابة بالملاريا بشكل كبير خلال العقد الماضي وحصلت الصين على شهادة خلو من الملاريا في عام 2021. ومع ذلك، فإن وجود الملاريا في المناطق الحدودية واستيراد حالات طفيليات الملاريا هي تحديات رئيسية لتوطيد الإنجازات التي حققتها الصين. يؤدي بروتين ربط المتصورة النشيطة دافي (PvDBP) دورًا مهمًا في غزو كريات الدم الحمراء، ويعتبر لقاحًا واعدًا من P. vivax. ومع ذلك، فإن المنطقة متعددة الأشكال من PvDBP (PvDBP - II) تعوق تطوير لقاح مرحلة الدم ضد P. vivax . في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في التنوع الجيني والانتقاء الطبيعي لـ PvDBP - II بين 124 P. عزلات فيفاكس التي تم جمعها من الحدود الصينية الميانمارية (CMB) في مقاطعة يونان، الصين، خلال الفترة 2009–2011. لمقارنة التنوع الجيني والانتقاء الطبيعي والبنية السكانية مع عزلات CMB، تم الحصول على 85 تسلسل pvdbp - II لعزلات شرق ميانمار من بنك الجينات. بالإضافة إلى ذلك، تم استرجاع التسلسلات العالمية لـ pvdbp - II من بنك الجينات لإنشاء علاقات وشبكات التمايز الجيني مع عزلات CMB. في المجموع، تم تحديد 22 تعدد أشكال النوكليوتيدات المنفردة المنعكسة في 20 طفرة غير مترادفة وطفرتين مترادفتين. كان التنوع العام للنيوكليوتيدات في PvDBP - II من عزلات 124 CMB 0.0059 مع تحديد 21 نمطًا فرديًا ( Hd = 0.91). تشير النسبة العالية للطفرات غير المترادفة إلى الطفرات المترادفة إلى أن PvDBP - II قد تطور في ظل الانتقاء الإيجابي. تم تجميع تحليل الهيكل السكاني لمبنى إدارة الأزمات وعزلات شرق ميانمار على النحو الأمثل في خمس مجموعات سكانية فرعية ( K = 5). يُظهر تعدد أشكال PvDBP - II أن عزلات CMB كانت متنوعة وراثيًا. تعزز الطفرة وإعادة التركيب والانتقاء الإيجابي تعدد أشكال PvDBP - II من مجموعة P. Vivax. على الرغم من تحديد التمايز الجيني منخفض المستوى في شرق ميانمار جنبًا إلى جنب مع تدابير مكافحة الملاريا الأكثر فعالية، فقد استمر تعقيد التركيب السكاني لطفيليات الملاريا. في الختام، تقدم النتائج المستخلصة من هذه الدراسة المعرفة بفهم ديناميكية مجموعة P. vivax، والتي ستساهم في توجيه التصميم العقلاني للقاح قائم على PvDBP - II.

Translated Description (French)

L'incidence du paludisme a considérablement diminué au cours de la dernière décennie et la Chine a été certifiée exempte de paludisme en 2021. Cependant, la présence du paludisme dans les zones frontalières et l'importation de cas de parasites du paludisme sont des défis majeurs pour la consolidation des réalisations de la Chine. La protéine de liaison Plasmodium vivax Duffy (PvDBP) joue un rôle important dans l'invasion érythrocytaire et est considérée comme un vaccin prometteur contre P. vivax. Cependant, la région hautement polymorphe de la PvDBP (PvDBP-II) entrave le développement du vaccin au stade sanguin contre P. vivax . Dans cette étude, nous avons étudié la diversité génétique et la sélection naturelle de PvDBP-II parmi 124 isolats de P. vivax prélevés à la frontière Chine-Myanmar (CMB) dans la province du Yunnan, en Chine, au cours de la période 2009–2011. Pour comparer la diversité génétique, la sélection naturelle et la structure de la population avec les isolats CMB, 85 séquences pvdbp- II d'isolats de l'est du Myanmar ont été obtenues à partir de GenBank. En outre, des séquences globales de pvdbp -II ont été extraites de GenBank pour établir des relations et des réseaux de différenciation génétique avec les isolats de CMB. Au total, 22 polymorphismes mononucléotidiques reflétés dans 20 mutations non synonymes et deux mutations synonymes ont été identifiés. La diversité nucléotidique globale de PvDBP-II des 124 isolats de CMB était de 0,0059 avec 21 haplotypes identifiés ( Hd = 0,91). Le ratio élevé de mutations non synonymes par rapport aux mutations synonymes suggère que PvDBP-II avait évolué sous une sélection positive. L'analyse de la structure de la population des isolats du CMB et de l'est du Myanmar a été regroupée de manière optimale en cinq sous-populations ( K = 5). Les polymorphismes de PvDBP-II montrent que les isolats de CMB étaient génétiquement diversifiés. La mutation, la recombinaison et la sélection positive favorisent le polymorphisme de la PvDBP-II de la population de P. vivax. Bien que la différenciation génétique de faible niveau dans l'est du Myanmar ait été identifiée ainsi que les mesures de lutte contre le paludisme les plus efficaces, la complexité de la structure de la population chez les parasites du paludisme s'est maintenue. En conclusion, les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre la dynamique de la population de P. vivax, ce qui contribuera à guider la conception rationnelle d'un vaccin à base de PvDBP-II.

Translated Description (Spanish)

La incidencia de la malaria ha disminuido drásticamente en la última década y China fue certificada libre de malaria en 2021. Sin embargo, la presencia de malaria en las zonas fronterizas y la importación de casos de parásitos de malaria son grandes desafíos para la consolidación de los logros alcanzados por China. La proteína de unión a Plasmodium vivax Duffy (PvDBP) desempeña un papel importante en la invasión de eritrocitos y se considera una vacuna prometedora contra P. vivax. Sin embargo, la región altamente polimórfica de PvDBP (PvDBP-II) impide el desarrollo de la vacuna en etapa sanguínea contra P. vivax . En este estudio, investigamos la diversidad genética y la selección natural de PvDBP-II entre 124 aislados de P. vivax recolectados de la frontera China-Myanmar (CMB) en la provincia de Yunnan, China, durante 2009–2011. Para comparar la diversidad genética, la selección natural y la estructura de la población con aislados de CMB, se obtuvieron 85 secuencias pvdbp-II de aislados del este de Myanmar del GenBank. Además, se recuperaron secuencias globales de pvdbp -II del GenBank para establecer relaciones y redes de diferenciación genética con los aislados de CMB. En total, se identificaron 22 polimorfismos de un solo nucleótido reflejados en 20 mutaciones no sinónimas y dos sinónimas. La diversidad general de nucleótidos de PvDBP-II de los 124 aislados de CMB fue de 0.0059 con 21 haplotipos identificados ( Hd = 0.91). La alta proporción de mutaciones no sinónimas a sinónimas sugiere que PvDBP-II había evolucionado bajo selección positiva. El análisis de la estructura de la población de los aislados de CMB y del este de Myanmar se agrupó de manera óptima en cinco subpoblaciones ( K = 5). Los polimorfismos de PvDBP-II muestran que los aislados de CMB eran genéticamente diversos. La mutación, la recombinación y la selección positiva promueven el polimorfismo de PvDBP-II de la población de P. vivax. Aunque se identificó una diferenciación genética de bajo nivel en el este de Myanmar junto con las medidas de control de la malaria más efectivas, la complejidad de la estructura de la población en los parásitos de la malaria se ha mantenido. En conclusión, los hallazgos de este estudio avanzan en el conocimiento de la comprensión de la dinámica de la población de P. vivax, lo que contribuirá a guiar el diseño racional de una vacuna basada en PvDBP-II.

Files

pdf.pdf

Files (5.7 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
md5:8f978178a17cbe90c03a437e046ba860
5.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التنوع الوراثي والانتقاء الطبيعي لبروتين ربط المتصورة النشيطة Duffy - II من الحدود الصينية الميانمارية لمقاطعة يونان، الصين
Translated title (French)
Diversité génétique et sélection naturelle de la protéine de liaison Duffy II de Plasmodium vivax de la frontière Chine-Myanmar de la province du Yunnan, Chine
Translated title (Spanish)
Diversidad genética y selección natural de la proteína de unión a Plasmodium vivax Duffy II de la frontera China-Myanmar de la provincia de Yunnan, China

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3217058889
DOI
10.3389/fmicb.2021.758061

Is supplement to
https://openalex.org/W745186178 (Other)
https://openalex.org/W2915318520 (Other)
https://openalex.org/W2509858822 (Other)
https://openalex.org/W2496282701 (Other)
https://openalex.org/W2390398602 (Other)
https://openalex.org/W2358541894 (Other)
https://openalex.org/W2326197246 (Other)
https://openalex.org/W2096421284 (Other)
https://openalex.org/W2081315579 (Other)
https://openalex.org/W1574151761 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1830701116
  • https://openalex.org/W1842924979
  • https://openalex.org/W1969341911
  • https://openalex.org/W1984796152
  • https://openalex.org/W1990074132
  • https://openalex.org/W1995915988
  • https://openalex.org/W1999724057
  • https://openalex.org/W2000817396
  • https://openalex.org/W2004268547
  • https://openalex.org/W2014972092
  • https://openalex.org/W2030460269
  • https://openalex.org/W2047206074
  • https://openalex.org/W2064449342
  • https://openalex.org/W2076600594
  • https://openalex.org/W2082040429
  • https://openalex.org/W2088583473
  • https://openalex.org/W2096420865
  • https://openalex.org/W2098126593
  • https://openalex.org/W2102234847
  • https://openalex.org/W2112094071
  • https://openalex.org/W2115814471
  • https://openalex.org/W2116272678
  • https://openalex.org/W2133630584
  • https://openalex.org/W2140784970
  • https://openalex.org/W2143838330
  • https://openalex.org/W2148646260
  • https://openalex.org/W2155161357
  • https://openalex.org/W2171545344
  • https://openalex.org/W2273696459
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2518005265
  • https://openalex.org/W2586572121
  • https://openalex.org/W2594491472
  • https://openalex.org/W2754579679
  • https://openalex.org/W2886937117
  • https://openalex.org/W2990128456
  • https://openalex.org/W3012938471
  • https://openalex.org/W3015765808
  • https://openalex.org/W3022706383
  • https://openalex.org/W3047186578