Związek genów układu odpornościowego nornicy rudej (Clethrionomys glareolus) z genami białek powierzchniowych krętków Borrelia afzelii

Abstract

Interakcje między żywicielami i pasożytami prowadzą do ich współzależnej ewolucji, kształtując zmienność genetyczną, strukturę populacji oraz rozprzestrzenianie się chorób. Niniejsza praca analizuje oddziaływania pomiędzy genami gospodarza i pasożyta oraz odpowiedź transkryptomu gospodarza na infekcję. Badania przeprowadzono w naturalnym systemie nornicy rudej (Clethrionomys glareolus) i infekującej ją bakterii Borrelia afzelii. W pierwszym rozdziale badano związek między wariantami genów MHC klasy II nornic, a wariantami genów kodujących białko powierzchniowe OspC krętków Borrelia. Stwierdzono, że allele MHC mogą kształtować specyficzną dla wariantu odpowiedź immunologiczną na białko OspC, co jest zgodne z założeniami koewolucji gospodarz pasożyt. W drugim rozdziale analizowano geny kodujące czynnik H (CFH) u nornic i gen ospE bakterii. Wykryto, że gen ospE ewoluuje pod wpływem działania doboru pozytywnego, nie stwierdzono jednak zależności między wariantami genów CFH i ospE. Trzeci rozdział, oparty na analizie transkryptomu nornic, wykazał u zainfekowanych gryzoni aktywację nabytej odpowiedzi odpornościowej (w szczególności związanej z funkcjonowaniem limfocytów B i produkcją przeciwciał), obniżenie odpowiedzi prozapalnej w porównaniu z tą opisywaną u ludzi lub myszy laboratoryjnych oraz zmiany w ekspresji genów związanych z macierzą pozakomórkową i procesami neurodegeneracyjnymi. Uzyskane wyniki sugerują strategię tolerancji na infekcję oraz odsłaniają genetyczne podstawy koewolucji w naturalnym układzie żywiciel-patogen.

Interactions between hosts and parasites drive their coevolution, shaping genetic variation, population structure, and disease dynamics. This dissertation investigates host-pathogen gene associations and host transcriptomic response to infection. The study focuses on the natural system of the bank vole (Clethrionomys glareolus) and the bacterium Borrelia afzelii. The first chapter examines associations between bank vole MHC class II gene variants and variants of the ospC gene of B. afzelii. The findings suggest that MHC alleles may shape variant-specific immune responses to Borrelia OspC, consistent with host-pathogen coevolution. The second chapter analyses vole genes encoding complement factor H (CFH) and the bacterial ospE gene. While ospE showed signs of positive selection, no association between CFH and ospE variants was found. The third chapter, based on transcriptomic analysis, shows that infected voles activate adaptive immune responses (particularly those related to B cells and antibody production), exhibit reduced pro-inflammatory responses compared to humans or lab mice, and display changes in expression of genes related to the extracellular matrix and neurodegenerative pathways. These results suggest a tolerance strategy of reservoir hosts to infection and highlight the genetic basis of coevolution in a natural host-pathogen system.