5万年前の遺伝子の復活により、マラリア原虫がゴリラからヒトへ寄生したことが明らかに

最も致命的であるマラリア原虫がゴリラからヒトにジャンプする一連の出来事が発見された。 英国のウェルカムサンガー研究所とフランスのモンペリエ大学の研究者は、熱帯熱マラリア原虫の祖先によって取得された約50,000年前の遺伝子配列を再構築し、ヒト赤血球に感染する能力を与えた。
PLOS Biologyで2019年10月15日に公開されたこの論文は、「先祖伝来のRH5侵略リガンドの復活が、ヒトの熱帯熱マラリアの起源の分子的説明を提供する。」と題されている。

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最も致命的であるマラリア原虫がゴリラからヒトにジャンプする一連の出来事が発見された。 英国のウェルカムサンガー研究所とフランスのモンペリエ大学の研究者は、熱帯熱マラリア原虫の祖先によって取得された約50,000年前の遺伝子配列を再構築し、ヒト赤血球に感染する能力を与えた。
研究者らは、このrh5遺伝子が限られた時間で寄生虫がゴリラとヒトの両方に感染することを可能にし、分子レベルでジャンプがどのように行われたかを発見した。 この研究チームはまた、熱帯熱マラリア原虫をヒトに制限する特定のDNA突然変異を特定した。

PLOS Biologyで2019年10月15日に公開されたこの研究は、最も致命的な感染症の1つがどのようにヒトに感染するようになったかについて信憑性のある説明を提供し、病原体が1つの種からどのように飛び出すことができるかを理解するために重要と言える。 この論文は、「先祖伝来のRH5侵略リガンドの復活が、ヒトの熱帯熱マラリアの起源の分子的説明を提供する。（Resurrection of the Ancestral RH5 Invasion Ligand Provides a Molecular Explanation for the Origin of P. Falciparum Malaria In Humans.）」と題されている。

マラリアは依然として世界の主要な健康問題であり、年間推定435,000人の死者を出しており、61％が5歳未満の子供で発生している。 P. falciparumは、マラリアの最も致命的な形態の寄生虫種であり、2017年にマラリアの症例の99.7％を占めるアフリカで特に流行している。P. falciparumは、ラベラニアとして知られるファミリーでマラリアを引き起こす可能性のある7種の寄生虫の1つだ。この寄生虫は、アフリカの大型類人猿に起源があり、宿主種はチンパンジーとゴリラに限定される。約50,000年前に人獣共通感染症プロセスを介してゴリラから宿主を切り替えヒトに感染する。

7つのラベラニア寄生虫種すべてのゲノムシーケンスにより、ゴリラの寄生虫であるプラスモディウムアドリリから熱帯熱マラリア原虫の祖先に移動したDNAの一部が明らかになった。 このDNA配列にはrh5と呼ばれる遺伝子が含まれていた。 この遺伝子は、basiginと呼ばれるヒト赤血球のタンパク質受容体に結合するタンパク質RH5を生成する。

このRH5-basigin相互作用は、熱帯熱マラリア原虫がヒトに感染するために重要である。 そのため、RH5は有望なマラリアワクチンのターゲットである。この相互作用が妨害されると、寄生虫はヒト赤血球に侵入してマラリアを引き起こすことができなくなる。

熱帯熱マラリア原虫の起源をさらに調査するために、モンペリエ大学の研究者は、約5万年前に熱帯熱マラリア原虫の祖先に移されたRH5 DNA配列を「復活」させるために、祖先配列再構成を使用した。 祖先のrh5遺伝子の合成コピーは、ウェルカムサンガー研究所の科学者によって研究室で作成され、RH5タンパク質の分子相互作用が観察された。

研究者は、転送されたRH5タンパク質がゴリラbasigin のみに結合することを期待していたが、このタンパク質はゴリラとヒトの両方の basigin に結合できるという二重の特性を有していた。 これは、寄生虫がどのようにホストを切り替えることができるかを示唆していた。

「この先祖のRH5タンパク質がヒトとゴリラの両方からの赤血球受容体basigin に結合できたという事実で、熱帯熱マラリア原虫がどのようにヒトに感染するように進化したかを分子的に説明した。」とWellcome Sanger InstituteのFrancis Galaway 博士は述べた。

その後、研究者は先祖代々のRH5配列と熱帯熱マラリア原虫の現在の配列との間の6つの違いを特定することができた。 これらの突然変異の1つは、ゴリラbasigin に結合する能力の完全な喪失をもたらすことがわかり、熱帯熱マラリア原虫がどのようにヒトに制限されるようになったかを説明している。

「熱帯熱マラリア原虫がゴリラから人間にジャンプできるような先祖の遺伝子を復活させることができるのは魅力的だ。 種の宿主切り替えが起こった方法だけでなく、熱帯熱マラリア原虫を単一の宿主種に限定する個々の変異も発見した。」とモンペリエ大学の共同主席著者である Franck Prugnolle博士は述べた。

インフルエンザやマラリアなどの病気がこのように動物から人間に飛び込むのは、人獣共通感染症として知られている。 すでに動物宿主に感染することができる病原体が、人間にも感染することを可能にする遺伝物質を獲得したときに発生する。 P. falciparumマラリアの場合、ゴリラ細胞が2つの種のマラリア原虫寄生虫に同時に感染したときにrh5遺伝子の遺伝子導入が起こったと考えられている。これは遺伝子移入として知られている。 遺伝子移入が発生すると、遺伝物質はある種から別の種に交換される。

P. falciparumがゴリラからヒトにジャンプしたと推定される遺伝子移入イベントのタイプは非常にまれだ。 7種のLaverania種の中で、比較ゲノム解析により、約100万年のスパンで、ある寄生虫から別の寄生虫にDNAの配列が移されたほんの数例が明らかになった。

BioQuick News:“Resurrection” of 50,000-Year-Old Gene Reveals How Malaria Parasite Jumped from Gorillas to Humans

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