Análisis evolutivo de la adhesión: evidencia de selección positiva operante sobre el locus AlpAB y el gen horB de Helicobacter pylori
Molecular evolutionary analysis of adherence: evidence of positive selection operating on AlpAB locus and horB adhesins of Helicobacter pylori
Barra lateral del artículo
PDF
FLIP
HTML
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Contenido principal del artículo
Resumen
La adherencia es un proceso clave para la infección por Helicobacter pylori, regulada por la expresión coordinada de adhesinas. Dentro de este grupo encontramos las proteínas AlpA/B y HorB que, recientemente, han llamado la atención de la comunidad científica, por su papel en el fitness de la bacteria. El objetivo del presente estudio fue describir la historia evolutiva de AlpA/B y HorB, desde un enfoque filogeográfico. Para este fin, se descargaron secuencias específicas para AlpA, AlpB y HorB desde Uniprot y fueron analizadas en Muscle, Mega 5.1, PhyML 3.0.1, DNAsp 5.0 y PAML 4.5. En este estudio, se identificó que los genes alpA, alpB y horB siguen un modelo evolutivo de nacimiento y de muerte de genes, bajo selección purificadora. Además, se detectaron patrones de diferenciación genética significativos para alpA, entre las poblaciones de América-Europa (FsT 0,51395) y de Europa-Asia (FsT 0,46030) y para alpB, entre las poblaciones de América-Europa (FsT 0,43711), datos soportados por la prueba McDonald y Kreitman. Seguidamente, mediante la herramienta PAML 4.5, se detectó que un 9,51% de la proteína AlpA, un 8,5% de la proteína AlpB y un 5% de la proteína HorBestán bajo selección positiva, determinando la presencia de linajes selectivos de H. pylori para zonas geográficas específicas, que favorecen la adherencia al hospedero. Finalmente, se concluye que los genes codificantes para las adhesinas AlpAB y HorB tienen procesos de adaptación locales correlacionados con los orígenes filogeográficos de las cepas analizadas.
Palabras clave:
Descargas
Detalles del artículo
Referencias (VER)
ACHTMAN, M.; AZUMA, T.; BERG DE, ITO.; MORELLI, G.; PAN, Z.; SUERBAUM, S.; THOMPSON, S.; VAN DER ENDE, A.; VAN DOORN, L. 1999. Recombination and clonal groupings within Helicobacter pylori from different geographical regions. Mol. Microbiol. (Alemania). 32(3):459-470.
AIHARA, M.; TSUCHIMOTO, D.; TAKIZAWA, H.; AZUMA, A.; WAKEBE, H.; OHMOTO, Y.; IMAGAWA, K.; KIKUCHI, M.; MUKAIDA, N.; MATSUSHIMA, K. 1997. Mechanisms involved in Helicobacter pylori- induced interleukin-8 production by a gastric cancer cell line, MKN45. Infect.Immun. (Japan) 65(8):3218-3224.
ALGOOD, H.; COVER, T. 2006. Helicobacter pylori persistence: An overview of interactions between H. pylori and host immune defenses. Clin. Microbiol. Rev (USA).19(4):597-613.
ALTSCHUL, S.; MADDEN, T.; SCHÄFFER, A.; ZHANG, J.; ZHANG, Z.; MILLER, W.; LIPMAN, D. 1997. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. (USA). 25(17):3389-3402.
BIK, E.M.; ECKBURG, P.B.; GILL, S.R.; NELSON, K.E.; PURDOM, E.A.; FRITZ, F.; PEREZ-PEREZ, G.; BLASER, M.J.; RELMAN, D.A. 2006. Molecular analysis of the bacterial microbiota in the human stomach. Proc. Nal. Acad. Sci. 103(3):732-737.
BLASER, M.; PEREZ, G.; KLEANTHOUS, H.; COVER, T.; PEEK, R.; CHYOU, P.; STEMMERMANN, Y.; NOMURA, A. 1995. Infection with Helicobacter pylori strains processing cagA is associated with an increased risk of developing adenocarcinoma of the stomach. Cancer Res. (USA). 55(10):2111-2115.
CLAMP, M.; CUFF, J.; SEARLE, S.; BARTON, G. 2004. The Jalview Java Alignment Editor. Bioinformatics (Inglaterra). 20(3):426-437.
COVACCI, A.; TELFORD, J.L.; GIUDICE, G.D.; PARSONNET, J.; RAPPUOLI, R. 1999. Helicobacter pylori virulence and genetic geography. Science (Italia). 284(5418):1328-1333.
DELGADO-ROSADO, G.; DOMINGUEZ-BELLO, M.G.; MASSEY, S.E. 2011. Positive selection on a bacterial oncoprotein associated with gastric cancer. Gut Pathogen (Puerto Rico). 3:18-22.
EDGAR, R.C. 2004. Muscle: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Res. 32(5):1792-1797.
EVANS, D.J.; EVANS, D.G. 2000. Helicobacter pylori adhesins: review and perspectives. Helicobacter (USA). 5(4):183-195.
FALUSH, D.; WIRTH, T.; LINZ, B.; PRITCHARD, J.K.; STEPHENS, M.; KIDD, M.; BLASER, M.J.; GRAHAM, D.Y.; VACHER, S.; PEREZ-PEREZ, G.I.; YAMAOKA, Y.; MÉGRAUD, F.; OTTO, K.; REICHARD, U.; KATZOWITSCH, E.; WANG, X.; ACHTMAN, M.; SUERBAUM, S. 2003. Traces of human migrations in Helicobacter pylori populations. Science. (Alemania). 299(5612):1582-1585.
GOUY, M.; GUINDON, S.; GASCUEL, O. 2010. SeaView version 4: a multiplatform graphical user interface for sequence alignment and phylogenetic tree building. Mol.Biol.Evol. 27(2):221-224.
GUINDON, S.; DUFAYARD, J.F.; LEFORT, V.; ANISIMOVA, M.; HORDIJK, W.; GASCUEL, O. 2010. New Algorithms and Methods to Estimate MaximumLikelihood Phylogenies: Assessing the Performance of PhyML3.0. Syst. Biol. (Francia). 59(3):307-321.
ILVER, D.; ARNQVIST, A.; OGREN, J.; FRICK, I.M.; KERSULYTE, D.; INCECIK, E.T.; BERG, D.E.; COVACCI, A.; ENGSTRAND, L.; BORÉN, T. 1998. Helicobacter pylori adhesin binding fucosylated histo-blood group antigens revealed by retagging. Science. 279(5349):373-377.
KERSULYTE, D.; MUKHOPADHYAY, A.K.; VELAPATIÑO, B.; SU, W.; PAN, Z.; GARCIA, C.; HERNANDEZ, V.; VALDEZ, Y.; MISTRY, R.S.; GILMAN, R.H.; YUAN, Y.; GAO, H.; ALARCÓN, T.; LÓPEZ-BREA, M.; BALAKRISH NAIR, G.; CHOWDHURY, A.; DATTA, S.; SHIRAI, M.; NAKAZAWA, T.; ALLY, R.; SEGAL, I.; WONG, B.C.; LAM, S.K.; OLFAT, F.O.; BORÉN, T.; ENGSTRAND, L.; TORRES, O.; SCHNEIDER, R.; THOMAS, J.E.; CZINN, S.; BERG, D.E. 2000. Differences in genotypes of Helicobacter pylori from different human populations. J. Bacteriol. (USA). 182(11):3210-3218.
KUSTERS, J.G.; VAN VLIET, A.H.M.; KUIPERS, E.J. 2006. Pathogenesis of Helicobacter pylori infection. Clin. Microbiol. Rev (Holanda). 19(3):449-490.
KWONG MING, F.; TIING LEONG, A. 2010. Epidemiology of Helicobacter pylori infection and gastric cancer in Asia. J. Gastroent. Hepatol. (China). 25(3):479-486.
LIBRADO, P.; ROZAS, J. 2009. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics (España). 25(11):1451-1462.
LIU, Y.; PONSIOEN, C.I.J.; XIAO, S.; TYTGAT, G.N.J.; TEN KATE, F.J.W. 2005. Geographic pathology of Helicobacter pylori gastritis. Helicobacter. 10(2):107-113.
LU, H.; WU, J.Y.; BESWICK, E.J.; OHNO, T.; ODENBREIT, S.; HAAS, R.; REYES, V.E.; KITA, M.; GRAHAM, D.Y.; YAMAOKA, Y. 2007. Functional and intracellular signaling differences associated with the Helicobacter pylori AlpAB adhesin from Western and East Asian strains. J. Biol. Chem. (USA). 282(9):6242-6254.
MAHDAVI, J.; SONDÉN, B.; HURTIG, M.; OLFAT, F.O.; FORSBERG, L.; ROCHE, N.; ANGSTROM, J.; LARSSON, T.; TENEBERG, S.; KARLSSON, K.A.; ALTRAJA, S.; WADSTRÖM, T.; KERSULYTE, D.; BERG, D.E.; DUBOIS, A.; PETERSSON, C.; MAGNUSSON, K.E.; NORBERG, T.; LINDH, F.; LUNDSKOG, B.B.; ARNQVIST, A.; HAMMARSTRÖM, L.; BORÉN, T. 2002. Helicobacter pylori SabA adhesin in persistent infection and chronic inflammation. Science. (Suecia). 297(5581):573-578.
MASAKO OGURA, J.; PEREZ, C.; MITTL, P.R.E.; HAEKYUNG, L.E.E.; GEIDRIUS SHUMIN, T.; YOSHIYUKI, I.T.O.; OUSMAN, S.; DAIVA, D.; KALYANI, PUTTY.; BERG, D.; AWDHESH, K. 2007. Helicobacter pylori Evolution: Lineage-Specific Adaptations in Homologs of Eukaryotic Sel1-Like Genes. PLoSComput. Biol. (USA). 3(8):e151.
MBULAITEYE, S.M.; HISADA, M.; EL-OMAR, E.M. 2009. Helicobacter pylori associated global gastric cancer burden. Front. Biosci. (USA). 14:1490-1504.
ODENBREIT, S. 2005. Adherence properties of Helicobacter pylori: impact on pathogenesis and adaptation to the host. Int. J. Med. Microbiol. (Alemania). 295(5):317-324.
ODENBREIT, S.; FALLER, G.; HAAS, R. 2002. Role of the alpAB proteins and lipopolysaccharide in adhesion of Helicobacter pylori to human gastric tissue. Int. J. Med. Microbiol. 292(3-4):247-256.
ODENBREIT, S.; TILL, M.; HOFREUTER, D.; FALLER, G.; HAAS, R. 1999. Genetic and functional characterization of the alpAB gene locus essential for the adhesion of Helicobacterpylori to human gastric tissue. Mol. Microbiol. 31(5):1537-1548.
PECK, B.; ORTKAMP, M.; DIEHL, K.D.; HUNDT, E.; KNAPP, B. 1999. Conservation, localization and expression of HopZ, a protein involved in adhesion of Helicobacter pylori. Nucleic Acids Res. 27(16):3325-3333.
PERRIÈRE, G.; GOUY, M. 1996. WWW-Query: An online retrieval system for biological sequence banks. Biochimie. (Francia) 78(5):364-369.
POSADA, D. 2008. jModelTest: Phylogenetic Model Averaging. Mol. Biol. Evol. 25(7):1253-1256.
SAITOU, N.; NEI, M. 1987. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4(4):406-425.
SENKOVICH, O.A.; YIN, J.; EKSHYYAN, V.; CONANT, C.; TRAYLOR, J.; ADEGBOYEGA, P.; MCGEE, D.J.; RHOADS, R.E.; SLEPENKOV, S.; TESTERMAN, T.L. 2011. Helicobacter pylori AlpA and AlpB bind host laminin and influence gastric inflammation in gerbils. Infect. Immun. (USA).79(8):3106-3116.
SNELLING, W.J.; MORAN, A.P.; RYAN, K.A.; SCULLY, P.; MCGOURTY, K.; COONEY, J.C.; ANNUK, H.; O'TOOLE, P.W. 2007. HorB (HP0127) is a gastric epithelial cell adhesin. Helicobacter. 12(3):200-209.
STERN, A.; DORON-FAIGENBOIM, A.; PEREZ, E.; MARTZ, E.; BACHARACH, E.; PUPKO, P. 2007. Selecton 2007: advanced models for detecting positive and purifying selection using a Bayesian inference approach. Nucleic Acids Res. (Israel). 35(Web Server issue): W506–W511.
SUERBAUM, S.; SMITH, J.M.; BAPUMIA, K.; MORELLI, G.; SMITH, N.H.; KUNSTMANN, E.; DYREK, I.; ACHTMAN, M. 1998. Free recombination within Helicobacter pylori. Proc. Nal. Acad. Sci. (Alemania). 95(21):12619-12624.
SUZUKI, R.; SHIOTA, S.; YAMAOKA, Y. 2012. Molecular epidemiology, population genetics, and pathogenic role of Helicobacter pylori. Infect. Genet. Evol. (Japan). 12(2):203-213.
TAJIMA, F. 1989. Statistical methods to test for nucleotide mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics (Japan).123(3):585-595.
TAMURA, K.; PETERSON, D.; PETERSON, N.; STECHER, G.; NEI, M.; KUMAR, S. 2011. MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Mol. Biol. Evol. (Japan). 28(10):2731-2739.
TORRES, A.; GIONO, S.; CAMORLINGA, M.; CARLOS, F.; VARGAS, C.; TORRES, J. 2010. Evolution of bacterial genes: Evidences of positive Darwinian selection and fixation of base substitutions in virulence genes of Helicobacter pylori. Infect. Gen. Evol. 10(6):764-776.
WOOLHOUSE, M.E.; WEBSTER, J.P.; DOMINGO, E.; CHARLES WORTH, B.; LEVIN, B.R. 2002. Biological and biomedical implications of the co-evolution of pathogens and their hosts. Nat. Genet. (Belgica). 32(4):569-577.
YAMAOKA, Y.; KWON, D.H.; GRAHAM, D.Y. 2000. A M(r) 34,000 proinflammatory outer membrane protein (oipA) of Helicobacter pylori. Proc. Nal. Acad. Sci. (USA). 97(13):7533-7538.
YANG, Z. 1998. Likelihood ratio tests for detecting positive selection and application to primate lysozyme evolution. Mol. Biol. Evol. 15(5):568-573.
YANG, Z.; NIELSEN, R. 2002. Codon-substitution models for detecting molecular adaptation at individual sites along specific lineages. Mol. Biol. Evol. 19(6):908-917.
YANG, Z.; NIELSEN, R.; GOLDMAN, N.; PEDERSEN, A.M.K. 2000. Codon-substitution models for heterogeneous selection pressure at amino acid sites. Genetics. 155(1):431-449.
YANG, Z.; SWANSON, W.J. 2002. Codon-substitution models to detect adaptive evolution that account for heterogeneous selective pressures among site classes. Mol. Biol. Evol. 19(1):49-57.
YANG, Z.; WONG, W.; NIELSEN, R. 2005. Bayes empirical Bayes inference of amino acid sites under positive selection. Mol. Biol. Evol. 22(4):1107-1118.
YANG, Z. 2007. PAML 4: a program package for phylogenetic analysis by maximum likelihood. Mol. Biol. Evol. 13(5):555-566.
ZHANG, J.; NIELSEN, R.; YANG, Z. 2005. Evaluation of an improved branch-site likelihood method for detecting positive selection at the molecular level. Mol. Biol. Evol. (USA). 22(12):2472-2479.
ZHANG, J.; ROSENBERG, H.F.; NEI, M. 1998. Positive Darwinian selection after gene duplication in primate ribonuclease genes. Proc. Nal. Acad. Sci. 95 (7): 3708-3713.
Citado por
