Caracterización del genoma apicoplástico de Plasmodium sp. causante de malaria aviar cuenca alta río Itaya Loreto Perú

Abstract

The present study was carried out between 2020 and 2021 in the Concession area of the Scientific University of Peru-UCP, in the upper basin of the Itaya river, in its Biotechnology and Bioenergetics laboratories and the Natural Resources Research Center of the Peruvian Amazon – CIRNA (UNAP) respectively. It should be noted that research on avian malaria indicates that some species of apicomplex parasites that cause this disease are invasive and are responsible for the loss of bird diversity worldwide. Control of these parasites has been limited, partly due to the lack of basic knowledge at the molecular level, since the genomic resources of these parasites are very limited. To help fill these knowledge gaps, the main objective of this research was to characterize the apicoplastic genome of Plasmodium sp. cause of avian malaria in the upper basin of the river Itaya Loreto Peru. To do this, genomic DNA was purified from blood samples of infected birds. Subsequently, the DNA libraries were prepared and sequenced with state-of-the-art technology (next seq 550). The obtained sequences were assembled and functionally annotated with several bioinformatic tools to obtain the apicoplastic genome. The results showed that the assembled and annotated genome is circular in shape, compact, 29.36 kb in size, and has a high A+T content (86.9%). Likewise, 56 genes with a typical distribution of apicomplexes of the genus Plasmodium have been identified, most of them participate in the synthesis of RNA and proteins. Finally, according to phylogenetic analyses, the parasite studied belongs to the Plasmodium relictum species, one of the main causes of avian malaria in the Peruvian Amazon and several regions of Peru. In conclusion, it has been possible to assemble and functionally annotate the apicholastic genome of an apicomplex parasite of the genus Plasmodium that causes malaria in birds from the upper Itaya river basin.

El presente estudio se desarrolló entre el 2020 y 2021 en el área de Concesión de la Universidad Científica del Perú-UCP, en la cuenca alta del rio Itaya, en los laboratorios de Biotecnología y Bioenergética de la misma y el Centro de Investigación de Recursos Naturales de la Amazonía Peruana – CIRNA (UNAP) respectivamente. Es preciso señalar que las investigaciones sobre malaria aviar indican que algunas especies de parásitos apicomplejos causantes de esta enfermedad son invasoras y son responsables de la pérdida de la diversidad de la avifauna en todo el mundo. El control de estas parasitosis ha sido limitado, en parte a la falta del conocimiento básico a nivel molecular, toda vez que los recursos genómicos de estos parásitos son muy limitados. Para ayudar a cubrir estos vacíos en el conocimiento, el principal objetivo de esta investigación fue caracterizar el genoma apicoplástico de Plasmodium sp. causante de malaria aviar en la cuenca alta del río Itaya Loreto Perú. Para ello, se purificó el ADN genómico a partir de muestras de sangre de aves infectadas. Posteriormente, se prepararon y secuenciaron las librerías de ADN con tecnología de última generación (next seq 550). Las secuencias obtenidas fueron ensambladas y anotadas funcionalmente con varias herramientas bioinformáticas para obtener el genoma apicoplástico. Los resultados mostraron que el genoma ensamblado y anotado tiene forma circular, es compacto, su tamaño es de 29,36 kb y presenta un alto contenido de A+T (86,9%). Asimismo, se han identificado 56 genes con una distribución típica de apicomplejos del género Plasmodium, la mayoría de ellos participan en la síntesis de ARN y de proteínas. Finalmente, de acuerdo a los análisis filogenéticos, el parásito estudiado pertenece a la especie Plasmodium relictum, uno de los principales causantes de malaria aviar en la amazonia peruana y varias regiones del Perú. En conclusión, se ha logrado ensamblar y anotar funcionalmente el genoma apicolástico de un parásito apicomplejo del género Plasmodium que causa malaria en aves de la cuenca alta del río Itaya.

O presente estudo foi realizado entre 2020 e 2021 na área de Concessão da Universidade Científica do Peru-UCP, na bacia superior do rio Itaya, em seus laboratórios de Biotecnologia e Bioenergética e no Centro de Pesquisa de Recursos Naturais do Peru. Amazônia – CIRNA (UNAP), respectivamente. As pesquisas sobre a malária aviária indicam que algumas espécies de parasitas apicomplexos que causam a doença são invasivas e são responsáveis pela perda da diversidade de aves em todo o mundo. O controle desses parasitas tem sido limitado, em parte devido à falta de conhecimento básico em nível molecular, uma vez que os recursos genômicos desses parasitas são muito limitados. Para ajudar a preencher essas lacunas de conhecimento, o objetivo principal desta pesquisa foi caracterizar o genoma apicoplástico de Plasmodium sp. causa da malária aviária na bacia alta do rio Itaya Loreto Peru. O DNA genômico foi purificado a partir de amostras de sangue de aves infectadas. Posteriormente, as bibliotecas de DNA foram preparadas e sequenciadas com tecnologia de ponta (next seq 550). As sequências obtidas foram montadas e anotadas funcionalmente com diversas ferramentas de bioinformática para obtenção do genoma apicoplástico. Os resultados mostraram que o genoma montado e anotado é circular, compacto, com tamanho de 29,36 kb e alto teor de A+T (86,9%). Da mesma forma, foram identificados 56 genes com distribuição típica de apicomplexos do gênero Plasmodium, a maioria deles participa da síntese de RNA e proteínas. Finalmente, de acordo com análises filogenéticas, o parasita estudado pertence à espécie Plasmodium relictum, uma das principais causas da malária aviária na Amazônia peruana e em várias regiões do Peru. Em conclusão, foi possível montar e anotar funcionalmente o genoma apicolástico de um parasita apicocomplexo do gênero Plasmodium, causador da malária em aves da bacia do alto rio Itaya.