[ Bioinformatics 논문 ] "RNA-Seq Analysis Illuminates the Early Stages of PlasmodiumLiver Infection"

 

"RNA-Seq Analysis Illuminates the Early Stages of Plasmodium Liver Infection" 

RNAseq 분석으로 plasmodium Liver infection의 early stages 를 밝히다.

 

Abstract

apicomplexan parasites Plasmodium(말라리아 원충) 종은 글로벌 질병인 말라리아의 매개체이다. Plasmodium 말라리아 종은 인간 host에서 transforming, 적혈구에서의 replicating 을 통해 Infection을 시작한다. 이때, liver stage (LS) 는 다른 Plasmodium stages과 다르게 알려진게 별로 없기에, 질병 예방을 위한 targetting 에 문제가 있었다. 해당 논문에서 우리는 완전한 Plasmodium bergehi  Liver stage를 RNA-seq (광범위한 전사체 시퀀싱) 분석하였다.

[1] early - 2h postinfection (hpi),  [2] 48 hpi. 

 

-> 몇백개의 유전체가 2hpi에 다르게 발현되었고 (DE), 그중 몇몇의 유전체는 later infection에서도 upregulated 를 보였다. Hierarchical clustering과 coexpression analysis 을 통해서 host cell 과 redox homestasis의 interaction과 같은 liver stages 에서 기능적으로 영향력이 큰 clusters들을 발견하였다. 이 중 몇개의 clusters는 ApiAP2 TFs의 발현과 크게 관련이 있는 반면, 대게 많은 uncharacterized DNA binding sites과의 관련을 보였다. 이러한 발견은 해당 stages에서의 alternative uncharacterized DNA binding motifs, TFs에 대한 힌트를 주면서 TFs의 잠재적인 LS targets를 보여준다. 해당 논문에서는 이전에 설명하지 못한 해충읜 liver stage의 전체적인 그림을 보기위한, Plasmodium의 host hepatocyte infeaction에서의 transcriptome에 관한 window를 보여준다. 이러한 발견들은 LS 유전체들의 역할에 대한 가설을 P.bergehi 부터 human-infective Plasmodium parasites까지 확대한 미래 연구를 위한 설계도 또한 제공한다고 본다.

 

* redox homeostasis: essential and dynamic process that ensures the balance between reducing and oxidizing reactions within cells and regulates a plethora(과다) of biological responses and events

* binding motifs: genomics sequences that specifically bind to transcriptor factors (TFs) 

 

 

IMPORTANCE

Plasmodium 감염에서 LS (liver stage)는 증상이 없지만 blood-infective 해충들을 만드는 역할을 하고 이는 말라리아의 원인이 되는 제재이다. Plasmodium의 라이프사이클에서 liver stage를 막으면 임상적 말라리아를 예방할 수 있지만 해당 stage관련 해충의 biology가 알려진 것이 대체적으로 적다.  설치류(쥐) 모델 P. berghei를 이용하여 해당 논문은 whole-transciptome의 변화를 hepatocytes (간세포) 를  2hpi (2h postinfection) 만큼 조사하였다.  이전에는 기술적인 한계로 liver stage 감염과 관련하여 early time points (2,4,12,18 hpi)의 transcriptional profiles을 얻기가 어려웠다. 현재, 해당 논문의 데이터는 간에서의 감염 establishment, transformation, replication을 일으킬 수도 있는 early parasite fluxes(변화)를 제공한다.

 

INTRO

sporozites can complete transformation extracellulary if activated by bovine serum albumin, calcium and temperature shift. Yet, axenically(무균배양) grown sporozites show reduced viability and poor developmental capacity compared to intracellualr parasiets.

 

RNA-Seq Analysis Illuminates the Early Stages of Plasmodium Liver Infection activation of the host GPCR CXCR4 is necessary for proper parasite metamorphosis (11). 해당 논문은 Plasmodium berghei 한테 감염된 인간 폐 세포에서의 early and middle LS transcriptomic 측량을 보여준다. human-infective counterparts 보다 다루기 쉬운 설치류 P. berghei 와 P.yoelli LS models를 연구하는데 이용하였다.  데이터셋은 7 time points (2 to 48 hpi)가 있으며 이는 현존하는 Plasmodium LS 관련 가장 포괄적인 transciptomic analysis 이다. 결과로는 12hpi까지에서 적혈구외단계에서 maturation을 이루기위기위해 중요한 대부분의 genes에서 upregulation을 보였다. 이러한 발견은 lage-LS development 에 중요한 gene들이 dyanimic expression 혹은 translational repression에서 protein expression까지 관여함을 제기한다. 게다가 coexpression analysis를 이용해서 해당 논문은  뚜렷한 expression pattern을 보이는 functionally enriched gene clusters을 확인하였고, 이러한 gene들과 관련된 잠재적인 regulatory DNA motifs를 다수 발견하였다. 종합적으로, 해당 논문은 transcriptomic 관점에서 stage-specific gene expression을 제공하면서 P. berghei의 라이프사이클을 완성하였다.  

 

 

RESULTS