Repeat-Driven Generation of Antigenic Diversity in a Major Human Pathogen, Trypanosoma cruzi

dc.creatorCarlos Talavera López
dc.creatorLouisa Alexandra Messenger
dc.creatorMichael Lewis
dc.creatorMatthew Yeo
dc.creatorJoão Luís Reis Cunha
dc.creatorGabriel Machado Matos
dc.creatorDaniella Bartholomeu
dc.creatorJosé Eduardo Calzada
dc.creatorAzael Saldaña
dc.creatorJuan David Ramírez
dc.creatorFelipe Guhl
dc.creatorSofía Ocaña-Mayorga
dc.creatorJaime Costales
dc.creatorRodion Gorchakov
dc.creatorKathryn Marie Jones
dc.creatorMelissa Nolan
dc.creatorSantuza Maria Ribeiro Teixeira
dc.creatorHernán José Carrasco
dc.creatorMaria Elena Bottazzi
dc.creatorPeter Jay Hotez
dc.creatorKristy Murray
dc.creatorMario Grijalva
dc.creatorBarbara Burleigh
dc.creatorEdmundo Carlos Grisard
dc.creatorMichael Alexander Miles
dc.creatorBjörn Andersson
dc.date.accessioned2026-05-08T20:30:22Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractTrypanosoma cruzi, a zoonotic kinetoplastid protozoan parasite, is the causative agent of American trypanosomiasis (Chagas disease). Having a very plastic, repetitive and complex genome, the parasite displays a highly diverse repertoire of surface molecules, with pivotal roles in cell invasion, immune evasion and pathogenesis. Before 2016, the complexity of the genomic regions containing these genes impaired the assembly of a genome at chromosomal level, making it impossible to study the structure and function of the several thousand repetitive genes encoding the surface molecules of the parasite. We here describe the genome assembly of the Sylvio X10/1 genome sequence, which since 2016 has been used as a reference genome sequence for T. cruzi clade I (TcI), produced using high coverage PacBio single-molecule sequencing. It was used to analyze deep Illumina sequence data from 34 T. cruzi TcI isolates and clones from different geographic locations, sample sources and clinical outcomes. Resolution of the surface molecule gene distribution showed the unusual duality in the organization of the parasite genome, a synteny of the core genomic region with related protozoa flanked by unique and highly plastic multigene family clusters encoding surface antigens. The presence of abundant interspersed retrotransposons in these multigene family clusters suggests that these elements are involved in a recombination mechanism for the generation of antigenic variation and evasion of the host immune response on these TcI strains. The comparative genomic analysis of the cohort of TcI strains revealed multiple cases of such recombination events involving surface molecule genes and has provided new insights into T. cruzi population structure.
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.3389/fcimb.2021.614665
dc.identifier.issn2235-2988
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2691
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relation.ispartofFrontiers in Cellular and Infection Microbiology
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectTrypanosoma cruzi
dc.subjectVariação antigênica
dc.subjectDoença de chagas
dc.subjectSequenciamento completo do genoma
dc.subject.otherTrypanosoma cruzi
dc.subject.otherGenome sequence
dc.subject.otherAntigenic variation
dc.subject.otherPopulation genetics
dc.subject.otherParasitology
dc.subject.otherMicrobial genomics
dc.subject.otherTropical medicine
dc.subject.otherPathology of infectious diseases
dc.titleRepeat-Driven Generation of Antigenic Diversity in a Major Human Pathogen, Trypanosoma cruzi
dc.title.alternativeGeração de diversidade antigênica impulsionada por repetições em um importante patógeno humano, Trypanosoma cruzi
dc.typeArtigo de periódico
local.citation.epage14
local.citation.spage1
local.citation.volume11
local.description.resumoO Trypanosoma cruzi , um protozoário cinetoplastídeo zoonótico, é o agente causador da tripanossomíase americana (doença de Chagas). Possuindo um genoma altamente plástico, repetitivo e complexo, o parasita exibe um repertório diversificado de moléculas de superfície, com papéis fundamentais na invasão celular, evasão imunológica e patogênese. Antes de 2016, a complexidade das regiões genômicas que contêm esses genes dificultava a montagem do genoma em nível cromossômico, impossibilitando o estudo da estrutura e função dos milhares de genes repetitivos que codificam as moléculas de superfície do parasita. Descrevemos aqui a montagem do genoma da sequência Sylvio X10/1, que desde 2016 tem sido utilizada como sequência genômica de referência para o clado I de T. cruzi (TcI), produzida por meio de sequenciamento de molécula única PacBio de alta cobertura. Essa sequência foi utilizada para analisar dados de sequenciamento Illumina de alta resolução de 34 isolados e clones de T. cruzi TcI provenientes de diferentes localizações geográficas, fontes de amostras e desfechos clínicos. A resolução da distribuição dos genes das moléculas de superfície revelou a dualidade incomum na organização do genoma do parasita: uma sintenia da região genômica central com protozoários relacionados, flanqueada por agrupamentos multigênicos únicos e altamente plásticos que codificam antígenos de superfície. A presença de abundantes retrotransposons intercalados nesses agrupamentos multigênicos sugere que esses elementos estão envolvidos em um mecanismo de recombinação para a geração de variação antigênica e evasão da resposta imune do hospedeiro nessas cepas TcI. A análise genômica comparativa da coorte de cepas TcI revelou múltiplos casos de tais eventos de recombinação envolvendo genes de moléculas de superfície e forneceu novos insights sobre a estrutura populacional de *T. cruzi* .
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::PARASITOLOGIA
local.url.externahttps://www.frontiersin.org/journals/cellular-and-infection-microbiology/articles/10.3389/fcimb.2021.614665/full

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