Umeåforskare visar hur parasiter kan påskynda sin egen evolution

Forskare vid Umeå universitet har funnit ett sätt som parasiter använder för att snabbt förändra sin arvsmassa och därmed skaffa sig nya egenskaper. Upptäckten kan bland annat ha betydelse för förståelsen av hur parasiterna utvecklar resistens mot läkemedel.

Parasiter och andra organismer anpassar sig genom förändringar i arvsmassans gener, så kallade mutationer, vilket leder till att varje ny generation blir mer och mer livskraftig i sin miljö. Rent generellt är det emellertid bara en extremt liten del av alla mutationer som ger en ökad överlevnadschans, de allra flesta leder istället till oförändrade eller sämre egenskaper. Forskargruppen vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, Umeå universitet, har studerat en specifik gen (tymidinkinas) i 20 000 arter ur alla kända huvudgrupper av organismer. De har då funnit att flera parasiter i vitt skilda släkten har en gemensam strategi för att vaska fram just de mutationer som leder till utveckling av nya funktioner hos deras gener.

Strategin bygger på att gener kan kopieras flera gånger. En av kopiorna behåller då ursprungsfunktionen medan de andra kan mutera och skapa nya funktioner. Kopiorna liggger direkt efter varandra i samma gen och hamnar då i samma protein när genen avkodas i cellen. Den nära placeringen är både en förutsättning för att välja bort oanvändbara mutationer och för att kopiorna ska kunna utbyta genetisk information med varandra. Insikten i hur kopiorna samarbetar och hur nya funktioner utvecklas kom delvis genom detaljstudier av ett protein som kodas av två sådana sammanfogade genkopior: Tymidinkinas hos parasiten Trypanosoma brucei. Denna parasit orsakar afrikansk sömnsjuka, en dödlig hjärninfektion som sprids med tsetseflugor.

Ännu är det för tidigt att säga om upptäckten endast gäller den specifika gen som studeras, men det faktum att samma fynd gjordes i flera oberoende arter kan tyda på att det är en mer allmän strategi, och skulle i så fall kunna förklara att många parasiter har lyckats bli så framgångsrika. Sömnsjukeparasiten kan till exempel inte bara infektera människor utan också kor, får, getter, hästar och flera olika vilda djur, vilket tyder på mycket god anpassningsförmåga till olika förhållanden. Denna förmåga att utveckla nya egenskaper är ett stort problem för oss eftersom parasiterna mycket snabbt utvecklar resistens mot de läkemedel som används mot dem.

Arbetet, som publiceras i tidskriften Journal of Biological Chemistry, är utfört av Farahnaz Ranjbarian, Munender Vodnala, Sharvani Munender Vodnala, Reza Rofougaran, Lars Thelander och Anders Hofer, samtliga vid Umeå universitet.

För mer information kontakta Anders Hofer, Inst. för medicinsk kemi och biofysik, 
tel. 070-297 40 96, 
e-post anders.hofer@medchem.umu.se

Referens

F Ranjbarian, M Vodnala, SM Vodnala, R Rofougaran, L Thelander, A Hofer.Trypanosoma brucei thymidine kinase is a tandem protein consisting of two homologous parts, which together enable efficient substrate binding. 
J. Biol. Chem. 287, 17628-36 (2012).
artikellänk