日本語AIでPubMedを検索
中国雲南省のミャンマーとアフリカから分離されたPlasmodium ovale curtisiとPlasmodium ovale wallikeriの原感染株におけるk13遺伝子のプロペラドメインの多型解析
Polymorphism analysis of propeller domain of k13 gene in Plasmodium ovale curtisi and Plasmodium ovale wallikeri isolates original infection from Myanmar and Africa in Yunnan Province, China.
PMID: 32660505 DOI: 10.1186/s12936-020-03317-2.
抄録
背景:
2013年から2018年にかけて中国雲南省では、ミャンマーやアフリカ諸国から輸入された18例の輸入オバレマラリアが報告されている。そのすべてが、形態学的検査と、YNRLでの18S小サブユニットリボソームRNA遺伝子（18S rRNA）ベースのPCRによって確認されている。それにもかかわらず、18S rRNA 遺伝子検査に基づいて卵形原虫の亜型を同定することができず、その正確な診断に課題を与えていた。本研究では、より高感度で特異的なP. ovale遺伝子検出法を確立するために、P. ovaleのk13-propeller多型の配列解析を行った。
BACKGROUND: Eighteen imported ovale malaria cases imported from Myanmar and various African countries have been reported in Yunnan Province, China from 2013 to 2018. All of them have been confirmed by morphological examination and 18S small subunit ribosomal RNA gene (18S rRNA) based PCR in YNRL. Nevertheless, the subtypes of Plasmodium ovale could not be identified based on 18S rRNA gene test, thus posing challenges on its accurate diagnosis. To help establish a more sensitive and specific method for the detection of P. ovale genes, this study performs sequence analysis on k13-propeller polymorphisms in P. ovale.
方法:
2013年1月から2018年12月までにオバレマラリア症例から乾燥血痕（DBS）を採取し、疫学調査に準じて感染源を確認した。DNAを抽出し、k13遺伝子プロペラドメインのコーディング領域（206番目のaaから725番目のaaまで）をネステッドPCRを用いて増幅した。その後、増幅産物を配列決定し、参照配列と比較してCDSを得た。このCDSのハプロタイプと変異座を解析し、k13遺伝子プロペラドメインのアミノ酸ペプチド鎖の空間構造をSWISS-MODELで予測した。
METHODS: Dried blood spots (DBS) from ovale malaria cases were collected from January 2013 to December 2018, and the infection sources were confirmed according to epidemiological investigation. DNA was extracted, and the coding region (from 206th aa to 725th aa) in k13 gene propeller domain was amplified using nested PCR. Subsequently, the amplified products were sequenced and compared with reference sequence to obtain CDS. The haplotypes and mutation loci of the CDS were analysed, and the spatial structure of the amino acid peptide chain of k13 gene propeller domain was predicted by SWISS-MODEL.
結果:
採取したサンプルの83.3%(15/18)でP. ovale由来のk13遺伝子の224番目のaaから725番目のaaまでのコード領域が増幅された。15サンプルで3つのハプロタイプが観察され、Ka/Ks、核酸多様性指数(π)、期待ヘテロ接合性(He)は3.784、0.0095、0.4250であった。Curtisiハプロタイプ、Wallikeriハプロタイプ、変異型が73.3%(11/15)、20.0%(3/15)、6.7%(1/15)を占めた。P. ovale curtisiの優勢なハプロタイプはミャンマー分離株5株すべてで決定された。アフリカ10株のうち，6株がP. o. curtisi，3株がP. o. wallikeri，1株が変異型であった。P. o. curtisiとP. o. wallikeriの配列間の塩基置換はc.711のような38の遺伝子座で決定された。さらに、c.1428のA>T塩基置換は非同義変異であり、476位にT476Sのアミノ酸変異が生じた。また、P. o. wallikeriの配列と比較すると、c.1186とc.1428でのG>AとA>Tの二重同義変異により、396番目と476番目のアミノ酸位置でD396NとT476Sの変異が生じていることが明らかになった。また、P. o. curtisiとP. o. wallikeriでは、k13遺伝子のコード領域224番目のaaから725番目のaaまでのペプチド鎖が単量体の空間モデルを形成しているのに対し、D396NとT476Sの二重変動ペプチド鎖はホモ二量体の空間モデルを形成していることがわかった。
RESULTS: The coding region from 224th aa to 725th aa of k13 gene from P. ovale in 83.3% of collected samples (15/18) were amplified. Three haplotypes were observed in 15 samples, and the values of Ka/Ks, nucleic acid diversity index (π) and expected heterozygosity (He) were 3.784, 0.0095, and 0.4250. Curtisi haplotype, Wallikeri haplotype, and mutant type accounted for 73.3% (11/15), 20.0% (3/15), and 6.7% (1/15). The predominant haplotypes of P. ovale curtisi were determined in all five Myanmar isolates. Of the ten African isolates, six were identified as P. o. curtisi, three were P. o. wallikeri and one was mutant type. Base substitutions between the sequences of P. o. curtisi and P. o. wallikeri were determined at 38 loci, such as c.711. Moreover, the A > T base substitution at c.1428 was a nonsynonymous mutation, resulting in amino acid variation of T476S in the 476th position. Compared with sequence of P. o. wallikeri, the double nonsynonymous mutations of G > A and A > T at the sites of c.1186 and c.1428 leads to the variations of D396N and T476S for the 396th and 476th amino acids positions. For P. o. curtisi and P. o. wallikeri, the peptide chains in the coding region from 224th aa to 725th aa of k13 gene merely formed a monomeric spatial model, whereas the double-variant peptide chains of D396N and T476S formed homodimeric spatial model.
結論:
その結果、ミャンマーやアフリカから雲南省に輸入されたP. ovale分離株のk13遺伝子プロペラドメインは高い分化を示した。ミャンマーから輸入された分離株はP. o. curtisiに属するが、アフリカから輸入された分離株はP. o. curtisi, P. o. wallikeri, 変異株からのシンパトリックス分布を示した。二塩基置換されたCDSは、ペプチド鎖をコードする二量体空間モデルを形成しており、P. o. curtisiおよびP. o. wallikeriからのペプチド鎖をコードする単量体空間構造とは全く異なるものであった。
CONCLUSION: The propeller domain of k13 gene in the P. ovale isolates imported into Yunnan Province from Myanmar and Africa showed high differentiation. The sequences of Myanmar-imported isolates belong to P. o. curtisi, while the sequences of African isolates showed the sympatric distribution from P. o. curtisi, P. o. wallikeri and mutant isolates. The CDS with a double base substitution formed a dimeric spatial model to encode the peptide chain, which is completely different from the monomeric spatial structure to encode the peptide chain from P. o. curtisi and P. o. wallikeri.