Modulation of Gene Expression in Manila Clam ("Ruditapes philippinarum") and in Molluscan Parasite ("Perkinsus olseni") through Host-parasite in vivo and in vitro interaction

Resumo

La almeja japonesa Ruditapes philippinarum es uno de los principales contribuyentes a la producción mundial de bivalvos, pero su producción está en riesgo debido a la enfermedad de moluscos perkinsosis causada por el parásito protista Perkinsus olseni. La comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a la interacción R. philippinarum-P. olseni es un pre-requisito para el control de esta enfermedad, y por lo tanto el presente estudio se llevó a cabo con el objetivo de caracterizar la expresión génica de hemocitos de R. philippinarum después de infecciones en medio natural y experimentales (in vivo e in vitro) con diferentes formas infecciosas (trofozoitos, TP; zoosporas, ZS y productos extracelular, ECP) de este parásito, y de los trofozoitos de P. olseni estimulados con plasma de almeja japonesa. Los transcriptomas de novo de hemocitos de R. philippinarum y de trofozoitos de P. olseni fueron reconstruidos usando RNA-seqs de 100-bp por ambos lados obtenidas en un Illumina HiSeq 2000 y siguiendo una estrategia de ensamblado con Trinity+CAP3. El transcriptoma de hemocitos constó de 33,079 transcritos, 7,300 fueron anotaron y muchosse asociaron con términos GO comola señalización, la proliferación celular, la adhesión celular, el sistema inmune y la respuesta al estrés y a estímulos. El transcriptoma de P. olseni constó de 47,590 transcritos únicos de los cuales 23,505 fueron anotados y muchos serelacionaron funcionalmente con el estrés y la respuesta inmune, la homeostasis celular, antioxidación, comunicación celular, transducción de señales, señalización y proteólisis. El transcriptoma de novo de hemocitos se utilizó para desarrollar un oligo-microarray enriquecido para analizar la expresión génica de los hemocitos infectados en el medio natural (WI), y experimentalmente in vivo (IVVI) con zoosporas e in vitro (IVT) con TP, ZS y ECPs de P. olseni a lo largo del tiempo. En los hemocitos WI, un gran número de genes expresados diferencialmente (DEGs) se mostraron sobre-expresados; muchos de ellos se vincularon con procesos de antioxidación, citotoxicidad mediada por leucocitos y la respuesta de defensa. La expresión génica de los hemocitos estimulados IVVI e IVT se caracterizó por una gran infra-expresión de DEGs; muchos relacionados con procesos incluyendo la muerte celular, el sistema inmunológico y la proteólisis, lo que sugiere la inmuno-depresión a lo largo del tiempo desde las 0 h a las 24 h. La regulación de genes en los hemocitos IVVI a los 8 d se caracterizó por la sobre-expresión de genes involucrados en los procesos de supervivencia relacionados con el componente celular, la diferenciación celular y el desarrollo de órganos, y la regulación de la muerte celular. El estudio IVT también revela que el punto 8 h es una fase importante, donde los hemocitos muestran la mayor sobre-expresión de DEGs con aumento de las respuestas a la señalización, la adhesión celular, la homeostasis redox, sistema inmune y el desarrollo de órganos. En contraste, los genes implicados en el componente celular y la organización del citoesqueleto, y los procesos de proteólisis estuvieron en gran medida infra-expresados a las 8 h. También se desarrolló un oligo-microarray en P. olseni basado en el presente transcriptoma. El análisis de la expresión génica de los trofozoitos de P. olseni estimulados con plasma de almeja japonesa demostró que los genes estaban cada vez más sobre-expresados a lo largo del tiempo. Se observó un aumento en el transporte mediado por vesículas mientras que la proteolisis disminuyó a lo largo del tiempo. En conjunto, este estudio ha evidenciado que los genes regulados en los hemocitos (p.e. APOD, receptor de vitelogenina, TPX, ND4, NDUFS4,CYP450, GST, GPX, BCL-2, BIRCs, proteínas CASP, CTSs, yel ensamblaje del clúster hierro-azufre mitocondrial) y en los trofozoitos (p.e., GST, GPX, tiorredoxina glutatión reductasa, CTS, dinactina, GTPasas Rab, y cisteína desulfurasa) que participan en procesos que incluyen el metabolismo de lípidos, anti-oxidación, apoptosis, proteólisis, transporte mediado por vesículas y el ensamblaje del clúster hierro-azufre (Fe-S), podrían desempeñar un papel importante en la perkinsosis. El presente estudio proporciona información útil acerca de la expresión transcripcional de las células inmunes del huésped y delas células infecciosas del parásitoen la interacción parásito-hospedador, y aporta algunos avances hacia el control de la perkinsosis en los moluscos de importancia socioeconómica.