Ehrlichia

Il genoma di Ehrlichia contiene molte varianti differenti dei geni che codificano le proteine esterne della membrana, che hanno attraversato la modifica intensa durante i lunghi periodi di tempo. Si pensa che la grande diversità nei geni della proteina della membrana esterna provenga da eventi di duplicazione genica, seguiti dalla fusione e dalla fissione dei paralog risultanti del gene. Questi eventi di duplicazione, fusione e fissione formano copie e frammenti di geni multipli, che sono in grado di accumulare mutazioni. Queste copie e frammenti di proteine di membrana possono quindi ricombinare, attraverso un processo chiamato conversione genica, con conseguente nuova variante genica. Questo ha un profondo effetto sulla forma fisica di un organismo. La sopravvivenza di Ehrlichia dipende molto dalla risposta immunitaria del suo ospite. Con una gamma più elevata di proteine della membrana esterna, il parassita può eludere il sistema immunitario dell’ospite in modo più efficace e stabilire un’infezione persistente.

La prova più pronunciata dell’evoluzione nella dimensione del genoma di Erhlichia è la presenza di ripetizioni in tandem, che variano molto tra individui e specie. Nel corso del tempo, gli individui possono espandere o contrarre parti dei loro geni e alleli, che aggiunge variazione genetica e talvolta possono influenzare il fenotipo.

Ehrlichia e il suo genere strettamente correlato Anaplasma mostrano un’estrema diversità nella struttura e nel contenuto dei loro genomi. Questa diversità è il risultato diretto di cloni rari con genomi estremi emersi per caso dopo ripetuti eventi di collo di bottiglia, e questa diversità persiste a causa della mancanza di vincoli selettivi sulla rapida crescita all’interno del tessuto ospite.

E. ruminantiumEdit

I cambiamenti evolutivi nelle proteine della membrana esterna hanno portato all’emergere di nuovi ceppi che possono infettare una maggiore varietà di ospiti. Heartwater, causata da E. ruminantium, è una malattia diffusa trasmessa da zecche del bestiame in Africa e nei Caraibi, ma minaccia anche la terraferma americana. Tre ceppi sono sorti da questa specie a causa del cambiamento evolutivo nei loro genomi. Quando sequenziano i loro genomi, si sono verificate molte modificazioni genomiche attive, come alti tassi di sostituzione, geni troncati e presenza di pseudogeni e ripetizioni tandem. Quando si analizzano i tassi di sostituzione tra i tre ceppi in 888 sequenze di DNA codificanti ortologhi, tre sequenze di DNA codificanti sono state polarizzate verso sostituzioni non sinonime che influenzano il fenotipo. Al contrario, 181 sequenze di DNA codificanti sono state polarizzate verso sostituzioni sinonimi, che non influenzano il fenotipo. Ciò indica che la pressione di selezione per mantenere la funzione della proteina ha esistito e questa selezione ha agito contro le mutazioni nonsynonymous.

E. canisEdit

E. canis è un piccolo α-proteobatterio gram-negativo, intracellulare obbligato, trasmesso da zecche. Questa specie è responsabile dell’ehrlichiosi monocitica canina distribuita globalmente. E. canis mostra anche l’evoluzione nelle sue complesse strutture di membrana e strategie di evasione immunitaria. Queste caratteristiche evolutive sono tratti derivati che non appaiono nei lignaggi precedenti, il che può indicare che queste caratteristiche possono aver contribuito a un vantaggio di fitness che ha mantenuto questo lignaggio in corso. Le glicoproteine uniche e le principali proteine della membrana esterna possono essere espresse variamente utilizzando 25 geni diversi. Le glicoproteine sono obiettivi importanti della risposta immunitaria ospite, attaccamento alla cellula ospite e altre caratteristiche nella risposta immunitaria. Più geni proteici della membrana esterna possono essere espressi, maggiore è la possibilità che l’organismo possa evitare di essere riconosciuto dal sistema immunitario dell’ospite.

Inoltre, l’evoluzione riduttiva è presente in E. canis. Il genoma ha avuto una grave perdita di enzimi della via metabolica rispetto ai suoi antenati. L’evoluzione riduttiva nei patogeni intracellulari obbligati è solitamente il risultato diretto della deriva genetica in piccole popolazioni, bassi tassi di ricombinazione e alti tassi di mutazione. Gli enzimi della via metabolica ospite prendono il controllo delle funzioni perse a causa dell’evoluzione riduttiva e questo contribuisce al suo bisogno di un ospite. La selezione naturale potrebbe non essere la ragione per i piccoli genomi.