Trans-species polymorphism in selected innate immunity genes in tits (Paridae family)

Abstract

Toll-like receptory jsou geneticky variabilní molekuly vrozené imunity obratlovců, které rozpoznávají tzv. struktury nebezpečí, např. struktury patogenů. Vyšetření genetické variability u TLRs může poodhalit obecné adaptace imunitního systému hostitelů proti tlaku parazitů na molekulární úrovni. Koncept mezidruhového polymorfismu (TSP) předpokládá, že několik identických alel či alelických linií je zděděno od společného předka druhů druhy dceřinými, u nichž následně mohou být dlouhodobě udržovány v polymorfním stavu. Zatímco u genů získané imunity je TSP dobře prostudován, naše znalosti o TSP v genech vrozené imunity, např. TLRs, u nichž bychom mohli TSP předpokládat, jsou nedostatečné. V této práci se proto zaměřuji na popis genetického polymorfismu ve funkčně významných oblastech TLR4 a TLR5 u 192 jedinců 20 druhů sýkor z čeledi sýkorovitých (Paridae). Tyto receptory vážou převážně bakteriální ligandy (TLR4 rozpoznává lipopolysacharid a TLR5 flagelin) a podílejí se tak na prvotní aktivaci imunity proti bakteriálním patogenům. Pro odlišení případného TSP od sdíleného polymorfismu způsobeného genovým tokem byly osekvenovány také introny šesti autosomálních neutrálních markerů. Ze získaných dat vyplývá TLRs jsou variabilní na vnitrodruhové a mezidruhové úrovni u sýkorovitých. Pozitivní selekce byla...

Adaptation of host receptor system to optimal detection of infection-related structures is one of the key evolutionary challenges of immunity in host-pathogen interactions. Toll-like receptors (TLRs) are genetically variable molecules of vertebrate innate immunity that recognise danger signals, e.g. pathogenic molecules. Examination of genetic variation in TLRs may reveal mechanisms of host immunity adaptation to pathogenic pressure at molecular level. Trans-species polymorphism (TSP) is a phenomenon which assumes that several identical alleles or allelic lineages are inherited from ascendant to descendant species and these may be subsequently maintained over a long period of time in a polymorphic state. Whereas in adaptive immune genes the concept of TSP is well understood, little is presently known about TSP in innate immune genes such as TLRs. In this thesis I describe genetic polymorphism in functionally-relevant regions of TLR4 and TLR5 in 192 individuals representing 20 species Paridae family (tits, chickadees and titmice). These two receptors bind mainly bacterial ligands (TLR4 detects lipopolysaccharide and TLR5 detects flagellin), being among the first ones to trigger immune response to bacterial pathogens. To differentiate presumed TSP from gene flow among species, intron sequences of six...