Genetics bases of host-parasite compatibility polymorphism in the Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata model
Bases génétiques du polymorphisme de compatibilité dans l'interaction Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata
Résumé
The co-evolutionary dynamics that exist in certain invertebrate host / parasite interactions sometimes lead to a compatibility polymorphism, of which the molecular bases are unknown. To identify key molecules involved in this phenomenon in the Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata model, we developed a comparative proteomics approach for the larval stages that interact with the invertebrate host. The qualitative and quantitative comparison of the proteomes of compatible and incompatible parasite strains led to the identification of a new family of schistosome antigens that share molecular characteristics with highly glycosylated secreted mucins. In particular, they possess a domain containing a variable number of tandem repeats (VNTR). These proteins are (i) only expressed in larval stages interacting with the mollusc, (ii) located in the apical gland of miracidia and sporocysts and (iii) secreted and released in excretion-secretion products. Moreover, we show that these mucin-like proteins display a high degree of polymorphism and that extensive differences are observed between S. mansoni strains. These different characteristics led us to name this novel molecular family "S. mansoni Polymorphic Mucins" SmPoMuc. Next, we show that SmPoMuc are coded by a multi-gene family that evolve following the model of "birth and death". SmPoMuc genes are transcribed in an individual-specific manner, and for each gene, multiple splice variants exist. The incidence of this polymorphism on SmPoMuc glycosylation status was demonstrated. Our data support the view that S. mansoni has evolved a complex cascade of mechanisms - a "controlled chaos" - based on a relatively low number of genes that provides highly polymorphism to SmPoMuc
La dynamique co-évolutive, présente dans les interactions durables hôte invertébré / parasite, conduit dans certains cas à un polymorphisme de compatibilité dont les bases moléculaires ne sont pas connues. Afin d'identifier les déterminants moléculaires de ce polymorphisme de compatibilité dans le modèle Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata, nous avons développé une approche protéomique comparative des stades larvaires qui interagissent avec l'hôte invertébré. Ainsi, la comparaison, qualitative et quantitative, des protéomes des souches de parasites compatible et incompatible, nous a permis d'identifier une nouvelle famille d'antigènes chez S. mansoni. Les protéines de cette famille partagent les caractéristiques moléculaires des mucines. Elles possèdent un domaine contenant un nombre variable d'unités répétées en tandem (VNTR). Elles sont (i) exprimées spécifiquement dans les stades larvaires interagissant avec le mollusque, (ii) localisées dans la glande apicale des stades miracidia et sporocystes et (iii) sécrétées et relarguées avec les produits d'excrétion-sécrétion. Nous avons également montré que ces protéines de type mucine présentent un haut degré de polymorphisme et que des différences importantes existent entre les deux souches de S. mansoni. Ces différentes caractéristiques nous ont conduit à nommer les protéines de cette famille « S. mansoni Polymorphic Mucin », SmPoMuc. Nous avons ensuite montré que les SmPoMuc sont codées par une famille multigénique qui évolue selon le modèle de "birth and death". Les gènes codant les SmPoMuc sont transcrits indépendamment, et pour chaque gène, différents transcrits peuvent être obtenus par épissage. De plus, nos résultats suggèrent que ce polymorphisme pourrait avoir des conséquences sur le statut de glycosylation des SmPoMuc. Nos résultats supportent l'idée que S. mansoni a développé au cours de l'évolution des mécanismes complexes permettant de générer un haut niveau de polymorphisme des SmPoMuc. Par ailleurs, le fait que ce « chaos contrôlé » soit généré à partir d'un nombre limité de gènes est unique par rapport à ce qui a été décrit pour des variants polymorphes exprimés par d'autres parasites