El genoma del piojo del cuerpo, secuenciado por un equipo internacional con participación de expertos de la UB

Martes,22 de Junio, 2010

UNIVERSIDAD DE BARCELONA

Un equipo internacional ha secuenciado el genoma del piojo del cuerpo humano /(Pediculus humanus humanus),/ un parásito que se alimenta de la sangre de su huésped y que es vector de patógenos causantes de enfermedades como el tifus epidémico, la fiebre recurrente y la fiebre de las trincheras. El trabajo de este equipo se ha publicado en /Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)/ y cuenta con la participación de un grupo de la Universidad de Barcelona dirigido por los catedráticos Julio Rozas y Montserrat Aguadé, expertos del Grupo de Investigación Consolidado de Genética Molecular Evolutiva y miembros del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona, además de los investigadores Filipe G. Vieira, Sara Guirao-Rico y David Álvarez-Ponce.

El P. humanus humanus es un pequeño insecto sin alas, parásito obligado del ser humano. Este piojo, muy relacionado evolutivamente con el piojo de la cabeza (/P. humanus capitis)/, está especializado en la succión de la sangre, vive entre los pliegues y las costuras de la ropa y desarrolla todo su ciclo vital en el huésped. En estrecha relación de dependencia con el hombre, prolifera en condiciones de pobreza y de falta de higiene, y suele estar presente en episodios de conflictos bélicos, desastres humanitarios, etc. El equipo científico que ha hecho público el genoma secuenciado de este parásito en PNAS está liderado en el ámbito internacional por Barry R. Pittendrigh (Universidad de Illinois) y Ewen F. Kirkness (Instituto J. Craig Venter), y en cuanto a la participación española, ha contado también con equipos del Complejo Hospitalario Universitario y de la Universidad de Santiago de Compostela.

El genoma más pequeño secuenciado hasta ahora en insectos

El genoma tiene unas 100 megabases, de modo que, tal como destaca, Barry R. Pittendrigh, coordinador del equipo internacional que ha analizado la secuencia, «es el genoma más pequeño que se ha secuenciado hasta ahora en un insecto». Está formado por cinco cromosomas metacéntricos y uno telocéntrico, y contiene un 1 % de transposones o elementos móviles, una proporción también inferior a la de otros insectos. El P. humanus humanus presenta, asimismo, unas estructuras (micetomas) que albergan una bacteria endosimbionte, llamada /Candidatus riesia pediculicola/, con la que ha coevolucionado. Esta procariota está dotada de un cromosoma lineal y un plásmido circular que contiene genes vitales para la supervivencia del parásito (en concreto, para la síntesis del ácido pantoténico o vitamina B5).

Estudiar la relación evolutiva entre el piojo y la bacteria endosimbionte es también uno de los objetivos del artículo de PNAS. Todo apunta a que el genoma de este piojo no tiene genes de origen procariota, y además, la relación de endosimbiosis entre piojos y bacterias -fechada en unos 13-23 millones de años- es relativamente reciente. Con una perspectiva más general, el piojo del cuerpo, que es un insecto hemimetábolo, amplía el marco de referencia conocido hasta ahora para estudiar el genoma de los insectos más complejos, los holometábolos (con metamorfosis completa, un proceso clave para el éxito evolutivo de los insectos en el planeta).

Una dotación genética mínima pero eficiente

El equipo de la UB ha participado en este estudio con una doble contribución científica: por un lado, caracterizar los genes más importantes de la vía de la insulina, y por otro lado, estudiar los genes relacionados con el sistema de quimiorrecepción del insecto; en particular, las familias multigénicas de las proteínas de unión a odorantes (OBP) y de las quimiosensoriales (CSP). Estas dos tareas se han hecho con herramientas bioinformáticas. Los resultados indican que el piojo del cuerpo humano tiene una dotación mínima de genes, tanto de la vía de la insulina como para la captación de estímulos medioambientales. En este último caso, sólo se han identificado cinco genes para las OBP y siete para las CSP, un número de genes muy inferior a lo observado en otros insectos. «Este parásito también tiene el número más pequeño de enzimas con función antitóxica que se haya observado hasta ahora en un insecto» explican los expertos John Clark, de la Universidad de Massachusetts Amherst, y Si Hyeock Lee, de la Universidad Nacional de Seúl, que dirigen esta parte del estudio. Para Pittendrigh, «el hecho de tener una muestra reducida de enzimas antitóxicas hace de este parásito un modelo atractivo para estudiar la resistencia a insecticidas u otros mecanismos de defensa química». En esta parte de trabajo, han colaborado la catedrática de Entomología May Berenbaum, de la Universidad de Illinois, y su colaborador Reed Johnson.

Para Julio Rojas, el estudio ha permitido comprobar que «la dotación genética del piojo es muy reducida pero parece funcional: los diversos procesos biológicos funcionan con un número mínimo de genes. En el caso de la vía de la insulina, sólo hay una copia de cada gen importante, y esto difiere de otros insectos, donde algunos genes tienen más copias». Asimismo, señala: «Éste es un fenómeno global de reducción del patrimonio genético del piojo, lo cual se ajusta al perfil de parásito específico que ha perdido muchos genes no esenciales, está bien adaptado a un ambiente muy homogéneo, es totalmente dependiente del huésped tiene una dieta altamente restringida que se completa con las aportaciones de las bacterias endosimbiontes».

Conocer los genes para diseñar estrategias de control

El equipo científico del Departamento de Genética de la UB tiene una destacada trayectoria en trabajos internacionales de secuenciación de genomas de insectos (mosca /Drosophila,/ pulgón, entre otros). Para los expertos, conocer el genoma del piojo del cuerpo humano es un hito científico que permitirá diseñar estrategias terapéuticas mediante dianas genéticas específicas del parásito. «Conocer los genes es importante para saber sobre qué diana se puede actuar para evitar la propagación del insecto sin afectar al entorno. Lo que importa es actuar directamente sobre el piojo: si conocemos bien los genes que participan en el reconocimiento del huésped, podremos actuar sobre estos parásitos. Dado que la bacteria endosimbionte tiene genes que son esenciales para la supervivencia del parásito, estamos ante otra potencial diana genética para luchar contra los piojos», concluye Julio Rozas.

Más información:

«Genome sequences of the human body louse and its primary endosymbiont provides insights into the permanent parasitic lifestyle». Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2010.