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ウシバベシア症とその牛への影響を理解する

牛バベシア症は牛に害を与え、農家に大きな損失をもたらす。

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牛バベシア症:牛に対する脅牛バベシア症:牛に対する脅牛バベシア症の危険性と影響について学ぼう
目次

牛バベシア症は牛に影響を与える病気で、マダニの噛み跡を通じて広がる小さな寄生虫が原因なんだ。この病気は牛に大きな被害をもたらし、農家や牛肉産業全体にとって大きな損失につながることがある。主な寄生虫は、バベシア・ボビス、B. ビゲミナ、B. ダイバーゲンス、B. メイジャー、B. オバタが含まれるよ。

病気の広がり方

マダニが牛を噛むと、血液を吸うんだけど、その時に寄生虫を唾液から牛の血流に放出するんだ。寄生虫は赤血球に侵入して、内部で増殖して最終的に壊れて、さらに多くの赤血球に感染する。感染のサイクルは、牛の健康に深刻な問題を引き起こす可能性がある。

牛バベシア症の症状

これらの寄生虫に感染した牛はいろんな病気の兆候を示すことがある。一般的な症状には:

  • 貧血(赤血球の数が減少)
  • 濃い色の尿(ヘモグロビン尿)
  • 重篤な場合、B. ボビスによる感染が脳の問題や死に繋がることもある。

感染プロセス

寄生虫が赤血球に感染すると、その細胞は硬くなって柔軟性が失われる。この変化により、小さな血管、特に肺や脳の中で詰まりやすくなる。そうなると、血流が止まって、適切に治療しないと呼吸問題や脳の損傷に繋がることがある。

感染した赤血球は、小さな血管の中で免疫系から隠れてダメージを避けることができるんだ。そこでは酸素が少ないから、彼らは生存して宿主の中に長い間居続けることができる。

VESA1の役割

VESA1という特定のタンパク質が、これらの寄生虫が免疫系を避ける上で重要な役割を果たしている。VESA1には2つの部分があって、VESA1aとVESA1bは別々の遺伝子から作られているんだ。この遺伝子は寄生虫の遺伝物質の中で近くに位置している。

VESA1aタンパク質は、寄生虫が血管壁にくっつくために重要なんだ。研究によると、このタンパク質の変化が寄生虫が内皮細胞にどれだけよく付着できるかに影響することが示されている。特定のVESA1aのバージョンを発現させた時、寄生虫はより良く付着できた。

牛バベシア症の研究

科学者たちは、この病気をよりよく理解するために、感染した赤血球と血管細胞との相互作用を詳細に調べてきた。彼らは、これらの細胞にくっつく能力が異なる寄生虫のさまざまな株を作って、タンパク質の働きを調査している。

様々な寄生虫株の遺伝物質を分析した結果、VESA1aは異なるクローンで異なることがわかった一方で、VESA1bは株間で似たように見えることが分かった。これは、VESA1aが寄生虫が血管細胞にどれだけよく付着できるかを決定する主な要因であることを示唆している。

実施された実験

研究者たちは、VESA1aを強い付着能力を持つ株から取り出して、低付着株に挿入する実験を行った。改変された寄生虫は血管細胞に付着する能力が向上し、VESA1aがこのプロセスで重要な役割を果たしていることが確認された。

特別な技術を使って、研究者たちは遺伝子改変された寄生虫で新しいバージョンのVESA1aが生成されていることを確認した。さらに、これらのタンパク質が赤血球の表面にどのように配置されているかを調べ、効果的な付着が期待されるパターンを見つけた。

遺伝子の理解

これらの遺伝子がどのように機能するかを研究するために、研究者たちは高度なシーケンシング技術を使って寄生虫株の全ゲノムを分析した。彼らは、感染中にVESA1遺伝子が活性化される特定の領域を特定できた。

主要な遺伝子活動エリア、通称LAT(活性転写領域)は、VESA1aの変異が起こる場所だ。この場所が寄生虫にVESA1aの異なるバージョンを切り替えて生成させ、免疫系を回避するのを助ける。

研究の意義

研究の結果は、VESA1aが寄生虫を血管壁に付着させるだけでなく、免疫系から隠す助けにもなるかもしれないことを示唆している。これを理解することで、牛バベシア症の治療や予防策を改善できるかもしれない。

他の病気との類似点

B. ボビスによる脳バベシア症は、プラスモディウム・ファルシパルムによる脳マラリアに似た点があるんだ。この2つの病気とも、感染した赤血球が血管壁にくっついて、深刻な健康問題を引き起こすんだ。

マラリアの方では、PfEMP1という別のタンパク質が牛バベシア症のVESA1と似た機能を果たしていて、マラリア寄生虫が血管細胞に付着して免疫系を逃れるのを助けている。これらのタンパク質が異なる寄生病でどう働くかを知ることは、治療法の開発にとって価値があるかもしれない。

今後の方向性

今後の研究は、VESA1aと相互作用する血管細胞上の特定の受容体を特定することに焦点を当てている。この相互作用を理解することは、寄生虫が効果的に付着する能力を妨げる治療法の開発にとって重要だよ。

加えて、新しいイメージング技術を使うことで、科学者たちはこれらのタンパク質が微視的レベルでどのように連携して働くかをより明確に把握できるだろう。これが、病気に関わるタンパク質の構造や機能についての発見につながるかもしれない。

結論

牛バベシア症は牛にとって重要な病気で、この病気が分子レベルでどのように機能するかを理解することで、動物の健康や牛産業の生産性を向上させる手助けになるんだ。これらの寄生虫と宿主の免疫系との相互作用に関する研究を続けることが、効果的な治療法や予防策を見つけるために重要なんだ。

これらの寄生虫の独特な特徴を研究することで、科学者たちはこの病気に対抗するためのより良い方法を開発できるかもしれない。それは農家や畜産業全体に利益をもたらすことになるだろう。

オリジナルソース

タイトル: ves1α genes expression is the major determinant of Babesia bovis-infected erythrocytes cytoadhesion to endothelial cells

概要: Babesia bovis causes the most pathogenic form of babesiosis in cattle, resulting in high mortality in naive adults. This parasite invades red blood cells (RBCs) within the bovine hosts where they multiply and produce clinical disease. Babesia bovis exports numerous proteins into invaded RBCs changing its properties. Thus, the infected RBCs (iRBCs) are capable to cytoadhere in the microvasculature of internal organs and brain, leading to respiratory distress, neurologic signs, and mortality. Variant Erythrocyte Surface Antigen 1 (VESA1) is one of those exported proteins by B. bovis which represents a major virulence factor due to its central role in immune evasion by antigenic variation and intravascular parasite sequestration. VESA1 is a heterodimer protein encoded by ves1 and ves1{beta} multigene family and localized on the ridges, the focal point for cytoadhesion. To gain further insights into the molecular mechanisms of cytoadhesion of B. bovis, we panned the parasites with bovine brain microvasculature endothelial cells, which resulted in obtaining several clones with different cytoadherence abilities. The transcriptome analysis of 2 high and 2 low cytoadherent clones revealed that ves1 sequences were diversified, likely resulting from genomic recombination. On the other hand, ves1{beta} sequences were almost identical among these 4 clones. Insertion and expression of ves1 of a clone with high binding into ef-1 locus of a low binging clone increased cytoadherence confirming the role of ves1 suggested by our transcriptome data. Whole genome sequencing of cytoadherent clones revealed active locus of ves1 on chromosome 2. These results suggest that VESA1a proteins encoded by ves1 genes determine the cytoadherence specificity and/or cytoadherence strength of B. bovis and they are in the active site for recombination. Author summaryBabesia bovis is an apicomplexan intraerythrocytic protozoan parasite which causes the most pathogenic form of babesiosis in cattle. This pathogenicity is the result of parasite multiplication and cytoadherence of infected red blood cells (iRBCs) in the microvasculature of brain and internal organs and is mediated by B. bovis surface exposed ligand, Variant Erythrocyte Surface Antigen 1 (VESA1). Here using parasite panning assay, transcriptomics, and genetic tools, we showed that VESA1a is the main determinant of B. bovis cytoadhesion. VESA1 are large hypervariable proteins (>100kDa) consisting of VESA1a and VESA1b subunits encoded by ves1 and ves1{beta} multigene family. Panning B. bovis with bovine brain endothelial cells resulted in obtaining cytoadherent parasite clones with different binding abilities. Comparative transcriptome analysis revealed diversification of ves1 sequences. Insertion and expression of ves1 of a clone with high-binding ability in the genome of a low-binding clone increased cytoadherence confirming the role of ves1. Mapping RNA-seq on the genome of cytoadherent clones revealed the locus of active transcription and this locus was suggested to be the active site for recombination which promoted the production of variants of ves1 with different binding abilities. Altogether, our results provide new insights into B. bovis cytoadhesion and VESA1 biology.

著者: Hassan Hakimi, J. Yamagishi, M. Sakaguchi, G. G. Verocai, S.-i. Kawazu, M. Asada

最終更新: 2024-09-12 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612601

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612601.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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