I parassiti della Leishmania attivano un meccanismo alternativo di mantenimento dei telomeri quando vengono persi proteine chiave

I telomeri, le strutture protettive alle estremità dei cromosomi, devono essere mantenuti per garantire la stabilità del genoma nel corso delle divisioni cellulari. La maggior parte degli eucarioti si affida alla telomerasi, ma alcuni organismi attivano il meccanismo di Allungamento Alternativo dei Telomeri (ALT), un meccanismo di riserva basato sulla ricombinazione. Comprendere quali proteine governano il mantenimento dei telomeri in <i>Leishmania mexicana</i>—un parassita protozoo che causa la leishmaniosi cutanea in oltre un milione di persone ogni anno—ha implicazioni dirette per l'identificazione di bersagli farmacologici e per la comprensione della plasticità genomica del parassita.

Questo studio ha impiegato il sequenziamento a lettura lunga di terza generazione con tecnologia Oxford Nanopore Technologies (ONT) su cinque linee cellulari di <i>L. mexicana</i>: wild-type (WT), Ku80-null (ΔKu80), Ku80 addback (rescue), TERT-null (ΔTERT) e doppio-null (ΔTERTΔKu80). CRISPR-Cas9 è stato utilizzato per generare i knockout. I genomi sono stati assemblati de novo con Flye, rifiniti con Pilon e annotati tramite Companion. Le letture contenenti telomeri sono state estratte, mappate su 43 estremità cromosomiche utilizzando sequenze fiancheggianti di 10 kb come query, e le lunghezze dei telomeri sono state misurate con precisione oltre il confine di omologia subtelomerica. Saggi C-circle e RT-qPCR per l'espressione di Rad51 sono stati utilizzati per valutare l'attività ALT.

La delezione di Ku80 ha prodotto un allungamento dei telomeri che variava sostanzialmente tra i singoli cromosomi, anziché un effetto uniforme a livello dell'intero genoma. Questa eterogeneità era correlata al contenuto in sequenza e alla struttura delle ripetizioni in tandem TTAGGG a ciascuna estremità cromosomica, suggerendo che i tassi locali di ricombinazione—determinati dalla composizione della sequenza—governino l'entità dell'allungamento. In modo cruciale, nelle cellule ΔKu80 sono stati rilevati livelli elevati di C-circle, implicando direttamente l'attivazione della via ALT. Le cellule ΔTERT hanno mostrato un pattern distinto: era atteso un accorciamento dei telomeri, ma anche le firme ALT, inclusi i C-circle, erano elevate, indicando che anche in assenza di telomerasi possono essere attivati meccanismi basati sulla ricombinazione. I doppi mutanti ΔTERTΔKu80 hanno mostrato un'ulteriore amplificazione dei marcatori ALT, suggerendo che le due proteine svolgano ruoli soppressivi parzialmente indipendenti ma sovrapposti.

Un risultato principale è che anche i promastigoti wild-type di <i>L. mexicana</i> presentano un'attività ALT di basso livello, il che implica che questa non sia una risposta d'emergenza puramente compensatoria, bensì una caratteristica latente e facilmente attivabile della biologia telomerica di <i>Leishmania</i>. Ciò contrasta nettamente con il kinetoplastide correlato <i>Trypanosoma brucei</i>, nel quale la perdita di Ku porta all'accorciamento dei telomeri anziché all'allungamento, evidenziando una significativa divergenza evolutiva all'interno della famiglia Trypanosomatidae.

Questi risultati suggeriscono che Ku80 e TERT formino insieme un asse regolatorio che sopprime il mantenimento ricombinazionale dei telomeri in <i>Leishmania</i>, e che la loro perdita de-reprima ALT in modo cromosoma-specifico e dipendente dalla sequenza. Sebbene questo lavoro sia condotto nella forma promastigote (stadio dell'insetto) e possa non rappresentare pienamente la biologia dell'amastigote (stadio dei mammiferi), apre nuove prospettive per prendere di mira il mantenimento dei telomeri come strategia antiparassitaria.