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. Wynikająca z tych oddziaływań koewolucyjna dynamika wpływa na kształtowanie zmienności genetycznej, struktury populacji oraz rozprzestrzeniania się chorób. Może ona sprzyjać utrzymywaniu się wysokiego poziomu polimorfizmu, często przekraczającego założenia wynikające z neutralnej ewolucji. Teoria koewolucji zakłada specyficzne oddziaływania pomiędzy genami żywiciela i pasożyta, jednak niewiele jest bezpośrednich dowodów na takie interakcje, zwłaszcza wśród dzikich populacji kręgowców. Niniejsza rozprawa doktorska ma na celu wypełnienie tej luki poprzez badanie nornicy rudej (Clethrionomys glareolus) oraz infekującej ją bakterii Borrelia afzelii. Bakteria ta przenoszona jest przez kleszcze i u ludzi wywołuje chorobę zwaną boreliozą. Jednak człowiek jest przypadkowym żywicielem dla krętków Borrelia, a ich głównym nosicielem są małe ssaki i ptaki. Badania zawarte w rozprawie bazują na fakcie, że nornice rude są jednym z głównych, naturalnych żywicieli B. afzelii w Europie. W celu zgłębienia genetycznych podstaw interakcji żywiciel-patogen, praca skupia się na poszukiwaniu związków pomiędzy różnymi wariantami genów nornicy i krętków Borrelia, które kodują oddziałujące ze sobą białka, a także bada zmiany ekspresji genów nornic w odpowiedzi na infekcję bakterią Borrelia, wykorzystując sekwencjonowanie całych transkryptomów. Łącznie, oba te podejścia dążą do lepszego zrozumienia genetycznych oddziaływań gospodarz-pasożyt ukształtowanych przez koewolucję, a także zbadania szerszej perspektywy odpowiedzi immunologicznej nornic, która może leżeć u podstaw tolerancji na infekcję u tych gryzoni.

Interactions between hosts and their parasites drive a coevolutionary dynamic, shaping genetic diversity, population structure, and disease spread. This dynamic can promote the maintenance of high levels of polymorphism, often exceeding expectations under neutral evolution. While coevolutionary theory assumes specific genetic associations between hosts and parasites, direct evidence for such relationships, especially in wild vertebrate populations, remains scarce. This thesis aims to contribute to addressing this gap by studying the bank vole (Clethrionomys glareolus) and its pathogen Borrelia afzelii, a bacterium that causes Lyme disease in humans. The research builds on the fact that bank voles are natural reservoir hosts of B. afzelii in Europe. To explore the genetic basis of host–pathogen interactions, the thesis investigates specific gene pairs in both host and pathogen, as well as the bank vole’s transcriptomic response to B. afzelii infection. Together, these two approaches aim to uncover both specific genetic associations shaped by coevolution and broader patterns of immune activation that may underlie infection tolerance in this natural reservoir host.