Objective: This study aimed to determine the differences between the gene expression profiles of Leismania major and Leishmania infantum promastigotes through comparative analysis of gene expressions.
Methods: Cell culture of L. major (MHOM/IL/80) and L. infantum (MHOM/MA/67/ITMAP/263) cell lines was performed. Afterwards, total RNA isolation and cDNA synthesis were performed and fold changes in the expression levels of 30 genes that play a role in metabolic pathways and nucleic acid synthesis and co-expressed in two species were evaluated by reverse transcriptase polymerase chain reaction. Functions of genes were determined using LeishDB and KEGG databases.
Results: In this study, profiles of protein-coding 30 genes expressed in L. major and L. infantum promastigotes were evaluated and significant differences were found between the two species (p<0.001). There was a significant fold change in the expression levels of 29% of genes common in the two species. The expression levels of nine genes in L. major were found to be markedly higher than those of L. infantum (fold change >1). These genes include phosphoglycan beta 1.3 galactosyltransferase-like, lathosterol oxidase-like, fatty acid elongase, 3-oxo-5 alpha-steroid 4-dehydrogenase, calpain-like cysteine peptidase, acetyl-coA synthetase, 3'-nucleotidase/nuclease, 3'-nucleotidase/nuclease precursor and 3-ketoacyl-coA thiolase-like. When the functions of the proteins that correspond to the genes common in the two species were examined in detail using the databases, it was determined that these genes play role in lipid, protein, carbohydrate and nucleic acid metabolic functions of the parasite.
Conclusion: Alterations in the expression profiles of genes common to L. major and L. infantum species may cause differences in the virulence, pathogenesis, clinical features and treatment modality between these parasite species. In addition, evaluation of gene profiles is important in the selection of species-specific or common targets for vaccine and drug studies.
Amaç: Bu çalışmada, Leishmania major ve Leishmania infantum promastigotlarındaki gen ekspresyonlarının karşılaştırmalı analizi yapılarak, iki tür arasında gen ekspresyon profillerindeki farklılıkların tespit edilmesi amaçlanmıştır.
Yöntemler: L. major (MHOM/IL/80) ve L. infantum (MHOM/MA/67/ITMAP/263) hücre hatları kullanılarak hücre kültürü oluşturulmuştur. Daha sonra, total RNA izolasyonu ve cDNA sentezi gerçekleştirilerek; revers transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu ile metabolik yolaklarda ve nükleik asit sentezinde rol oynayan ve her iki türde ortak olan 30 genin ekspresyon seviyelerindeki kat değişimi hesaplanmıştır. LeishDB ve KEGG veri tabanları kullanılarak genlerin fonksiyonel işlevleri belirlenmiştir.
Bulgular: Bu çalışmada, L. major ile L. infantum promastigotlarında ortak olarak eksprese edilen ve protein kodlayan 30 farklı gen profili değerlendirilmiş ve iki tür arasında anlamlı farklılık saptanmıştır (p<0,001). İki türde ortak olan bu genlerin %29’unun ekspresyon düzeylerinde anlamlı kat farkı tespit edilmiştir. Dokuz genin L. major’de ekspresyonu, L. infantum’a göre belirgin derece yüksek olarak tespit edilmiştir (kat değişimi >1). Bu genler; phosphoglycan beta 1,3 galactosyltransferase-like, lathosterol oxidase-like, fatty acid elongase, 3-oxo-5 alpha-steroid 4-dehydrogenase, calpain-like cysteine peptidase, acetyl-coA synthetase, 3’-nucleotidase/nuclease, 3’-nucleotidase/nuclease precursor ve 3-ketoacyl-coA thiolase-like olarak belirlenmiştir. İki türde ortak olan genlerin karşılık geldiği proteinlerin fonksiyonları veri tabanlarında ayrıntılı olarak incelendiğinde ise, bu genlerin parazitin lipit, protein ve karbonhidrat mekanizmalarında, nükleik asit ve metabolizma fonksiyonlarında rol oynadığı saptanmıştır.
Sonuç: L. major ile L. infantum türlerinde ortak olarak bulunan genlerin ekspresyon profillerindeki değişiklikler, parazit türleri arasında virülans, patogenez, klinik ve tedavi farklılıklarına neden olabilir. Ayrıca parazite karşı aşı ve ilaç çalışmaları için türlere özgü spesifik veya ortak hedeflerin seçilmesinde gen profillerinin değerlendirilmesi önem arz etmektedir.
Keywords: Gene expression; Leishmania infantum; fold change; Leishmania major; promastigot.