Microsatellite loci: determining the genetic variability of Plasmodium vivax

Authors


Corresponding Author Cristiana F. A. Brito, Laboratorio de Malaria, Centro de Pesquisa René Rachou/Fundação Oswaldo Cruz, Avenida Augusto de Lima, 1715, Belo Horizonte 30190-002, Brazil. Tel.: +55 31 33497772; Fax: +55 31 32953115; E-mail: cristiana@cpqrr.fiocruz.br

Summary

Objective  To describe the genetic diversity of Plasmodium vivax isolates from different areas in the Brazilian Amazon using 11 polymorphic microsatellites and to evaluate the correlation between microsatellite variation and repeat array length.

Methods  Microsatellites with variable repeat units and array lengths were selected using in silico search of the P. vivax genome. We designed primers and amplified the selected loci in DNA obtained from patients with P. vivax acute infections.

Results  Positive correlation between repeat array length and microsatellite variation was detected independently of the size of repeat unit (di, tri, or tetranucleotide). We used these markers to describe the genetic variability of P. vivax isolates from four geographic regions of the Brazilian Amazon. Substantial variability was observed among P. vivax isolates within populations, concurrent with high levels of multiple-clone infections and high linkage disequilibrium. Overall, structured populations were observed with moderate to high genetic differentiation.

Conclusion  The markers studied are useful tools for assessing population structure of P. vivax, as demonstrated for Brazilian populations and for searching for evidence of recent selection events associated with different phenotypes, such as drug resistance.

Abstract

Loci microsatellites: Détermination de la variabilité génétique du Plasmodium vivax

Objectifs:  Décrire la diversité génétique des isolats de P. vivax provenant de différentes régions de l’Amazonie brésilienne en utilisant 11 microsatellites polymorphes et évaluer la corrélation entre la variation des microsatellites et la taille des réseaux répétitifs.

Méthodes:  Les microsatellites avec des unités répétitives et des tailles de réseaux variables ont été sélectionnés à partir d’une recherche in silico du génome de P. vivax. Nous avons conçu des amorces et amplifié les loci sélectionnés à partir d’ADN provenant de patients avec des infections aiguës àP. vivax.

Résultats:  Une corrélation positive entre la taille des réseaux répétitifs et la variation des microsatellites a été détectée indépendamment de la taille de l’unité répétitive (di, tri ou tétranucléotide). Nous avons utilisé ces marqueurs pour décrire la variabilité génétique des isolats de P. vivax de quatre régions géographiques de l’Amazonie brésilienne. Une variabilité importante a été observée chez les isolats de P. vivax au sein des populations en parallèle avec des taux élevés d’infections à clones multiples et un déséquilibre de lien important. Dans l’ensemble, des populations structurées ont été observées avec une différenciation génétique modérée àélevée.

Conclusion:  Les marqueurs étudiés sont des outils utiles pour évaluer la structure des populations de P. vivax, comme démontré pour les populations brésilienne et pour la recherche de preuves d’événements récents de sélection, associés à des phénotypes différents, tels que la résistance aux médicaments.

Abstract

Loci microsatelitales: Determinación de la variabilidad genética de Plasmodium vivax

Objetivos:  Describir la diversidad genética de aislados de P. vivax de diferentes áreas en la Amazonía Brasilera utilizando 11 microsatélites polimórficos, y evaluar la correlación entre la variabilidad microsatelital y la longitud de los fragmentos repetitivos.

Métodos:  Se seleccionaron microsatélites con unidades repetitivas y longitudes variables utilizando una búsqueda in silico del genoma de P. vivax. Se diseñaron cebadores y se amplificaron los loci seleccionados en ADN obtenido de pacientes con infecciones agudas de P. vivax.

Resultados:  Se detectó una correlación positiva entre la longitud de los fragmentos repetitivos y la variación microsatelital independientemente del tamaño de la unidad repetitiva (di, tri o tetranucleótido). Hemos utilizado estos marcadores para describir la variabilidad genética de aislados de P. vivax provenientes de cuatro regiones geográficas de la Amazonía brasilera. Se observó una variabilidad sustancial entre los aislados de P. vivax dentro de las poblaciones, junto con altos niveles de infección con múltiples clones y un alto desequilibro de ligamiento. En general, se observaron poblaciones estructuradas con una diferenciación genética moderada a alta.

Conclusión:  Los marcadores estudiados fueron herramientas útiles para evaluar la estructura poblacional de P. vivax, tal y como se ha demostrado para poblaciones brasileras, así como para buscar evidencia de eventos recientes de selección asociados a diferentes fenotipos, tales como la resistencia a medicamentos.

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