1. Gene regulation of the avian malaria parasite Plasmodium relictum, during the different stages within the mosquito vector
- Author
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Dag Ahrén, Olof Hellgren, Romains Pigeault, Ana Rivero, Anna Drews, Sylvain Gandon, Vaishnovi Sekar, Lund University [Lund], Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (MIVEGEC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Centre de Recherche en Ecologie et Evolution de la Santé (CREES), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département d'Ecologie et d'Evolution, Université de Lausanne = University of Lausanne (UNIL), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), ANR-16-CE35-0001,EVODRUG,Ecologie et Evolution de la Résistance aux Antipaludéens chez Plasmodium(2016), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université de Lausanne (UNIL), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), CREES - Centre de Recherche en Ecologie et Evolution de la Santé, Health, Emergence, Adaptation and Transmission (MIVEGEC-HEAT), Processus Écologiques et Évolutifs au sein des Communautés (PEEC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (MIVEGEC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)
- Subjects
0106 biological sciences ,Plasmodium ,Malaria, Avian ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Mosquito Vectors ,01 natural sciences ,03 medical and health sciences ,Avian malaria ,[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,parasitic diseases ,Genetics ,medicine ,Parasite hosting ,Animals ,Transmission ,Culex pipiens quinquefasciatus ,Parasites ,[SDV.MP.PAR]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Parasitology ,Gene ,030304 developmental biology ,Regulation of gene expression ,0303 health sciences ,biology ,030306 microbiology ,Extrinsic incubation ,Plasmodium relictum ,medicine.disease ,biology.organism_classification ,3. Good health ,Culex ,Vector (epidemiology) ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,Malaria ,Arthropod Vector ,010606 plant biology & botany - Abstract
The malaria parasite Plasmodium relictum is one of the most widespread species of avian malaria. As is the case in its human counterparts, bird Plasmodium undergoes a complex life cycle infecting two hosts: the arthropod vector and the vertebrate host. In this study, we examine the transcriptome of P. relictum (SGS1) during crucial timepoints within its natural vector, Culex pipiens quinquefasciatus. Differential gene-expression analyses identified genes linked to the parasites life-stages at: i) a few minutes after the blood meal is ingested, ii) during peak oocyst production phase, iii) during peak sporozoite phase and iv) during the late-stages of the infection. A large amount of genes coding for functions linked to host-immune invasion and multifunctional genes was active throughout the infection cycle. One gene associated with a conserved Plasmodium membrane protein with unknown function was upregulated throughout the parasite development in the vector, suggesting an important role in the successful completion of the sporogonic cycle. Transcript annotation further revealed novel genes, which were significantly differentially expressed during the infection in the vector as well as upregulation of reticulocyte-binding proteins, which raises the possibility of the multifunctionality of these RBPs. We establish the existence of highly stage-specific pathways being overexpressed during the infection. This first study of gene-expression of a non-human Plasmodium species in its natural vector provides a comprehensive insight into the molecular mechanisms of the common avian malaria parasite P. relictum and provides essential information on the evolutionary diversity in gene regulation of the Plasmodium’s vector stages.
- Published
- 2021