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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/51147
PUTATIVE PATHOGEN-SELECTED POLYMORPHISMS IN THE PKLR GENE ARE ASSOCIATED WITH MYCOBACTERIAL SUSCEPTIBILITY IN BRAZILIAN AND AFRICAN POPULATIONS
Haplotypes
Brazil
Leprosy
Genomics
Europe
Malaria
Mycobacterium tuberculosis
Author
Bezerra, Ohanna Cavalcanti de Lima
Alvarado Arnez, Lucia Elena
Mabunda, Nédio
Salomé, Graça
Sousa, Amina de
Kehdy, Fernanda de Souza Gomes
Marques, Carolinne de Sales
Manta, Fernanda Saloum de Neves
Andrade, Rafaela Mota
Bento, Laís Pereira Ferreira
Calvo, Thyago Leal
Cardoso, Cynthia Chester
Nunes, Kelly
Gouveia, Mateus Henrique
Mbulaiteve, Sam M.
Yeboah, Edward D.
Hsing, Ann
Latini, Ana Carla Pereira
Leturiondo, André Luiz
Rodrigues, Fabíola da Costa
Noronha, Ariani Batista
Ferreira, Cynthia de Oliveira
Cortez, Carolina Chrusciak Talhari
Rêgo, Jamile Leão
Castellucci, Léa Cristina de Carvalho
Tarazona Santos, Eduardo Martín
Carvalho, Elizeu Fagundes de
Meyer, Diogo
Pinheiro, Roberta Olmo
Jani, Ilesh V.
Pacheco, Antonio Guilherme Fonseca
Moraes, Milton Ozório
Alvarado Arnez, Lucia Elena
Mabunda, Nédio
Salomé, Graça
Sousa, Amina de
Kehdy, Fernanda de Souza Gomes
Marques, Carolinne de Sales
Manta, Fernanda Saloum de Neves
Andrade, Rafaela Mota
Bento, Laís Pereira Ferreira
Calvo, Thyago Leal
Cardoso, Cynthia Chester
Nunes, Kelly
Gouveia, Mateus Henrique
Mbulaiteve, Sam M.
Yeboah, Edward D.
Hsing, Ann
Latini, Ana Carla Pereira
Leturiondo, André Luiz
Rodrigues, Fabíola da Costa
Noronha, Ariani Batista
Ferreira, Cynthia de Oliveira
Cortez, Carolina Chrusciak Talhari
Rêgo, Jamile Leão
Castellucci, Léa Cristina de Carvalho
Tarazona Santos, Eduardo Martín
Carvalho, Elizeu Fagundes de
Meyer, Diogo
Pinheiro, Roberta Olmo
Jani, Ilesh V.
Pacheco, Antonio Guilherme Fonseca
Moraes, Milton Ozório
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Franz Tamayo University. National Research Coordination. Cochabamba, Bolivia.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Eduardo Mondlane University. Medical Faculty. Maputo, Mozambique.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade Federal de Alagoas. Laboratório de Genética e Biologia Celular. Arapiraca, AL, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Instituto de Biologia. Departamento de Genética. Laboratório de Virologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Biociências. Laboratório de Genética Evolutiva e Biologia. São Paulo, SP, Brasil.
National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. Center for Research on Genomics and Global Health. Bethesda, MD, USA.
National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. Center for Research on Genomics and Global Health. Bethesda, MD, USA.
University of Ghana Medical School. Accra, Ghana.
Stanford University. Stanford Cancer Institute. Stanford, CA, USA.
Instituto Lauro de Souza Lima. Setor de Farmacologia. Bauru, SP, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Universidade Federal do Bahia. Hospital Universitário. Professor Edgard Santos. Serviço de Imunologia. Salvador, BA, Brasil.
Universidade Federal do Bahia. Hospital Universitário. Professor Edgard Santos. Serviço de Imunologia. Salvador, BA, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Biologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Centro Biomédico. Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes. Laboratório de Diagnóstico de DNA. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Biociências. Laboratório de Genética Evolutiva e Biologia. São Paulo, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Fundação Oswaldo Cruz. Presidência. Programa de Computação Científica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Franz Tamayo University. National Research Coordination. Cochabamba, Bolivia.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Eduardo Mondlane University. Medical Faculty. Maputo, Mozambique.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade Federal de Alagoas. Laboratório de Genética e Biologia Celular. Arapiraca, AL, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciências da Saúde. Instituto de Biologia. Departamento de Genética. Laboratório de Virologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Biociências. Laboratório de Genética Evolutiva e Biologia. São Paulo, SP, Brasil.
National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. Center for Research on Genomics and Global Health. Bethesda, MD, USA.
National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. Center for Research on Genomics and Global Health. Bethesda, MD, USA.
University of Ghana Medical School. Accra, Ghana.
Stanford University. Stanford Cancer Institute. Stanford, CA, USA.
Instituto Lauro de Souza Lima. Setor de Farmacologia. Bauru, SP, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Fundação Alfredo da Matta. Laboratório de Biologia Molecular. Manaus, AM, Brasil.
Universidade Federal do Bahia. Hospital Universitário. Professor Edgard Santos. Serviço de Imunologia. Salvador, BA, Brasil.
Universidade Federal do Bahia. Hospital Universitário. Professor Edgard Santos. Serviço de Imunologia. Salvador, BA, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Biologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Centro Biomédico. Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes. Laboratório de Diagnóstico de DNA. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Biociências. Laboratório de Genética Evolutiva e Biologia. São Paulo, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Saúde. Laboratory of Molecular Virology. Maputo, Mozambique.
Fundação Oswaldo Cruz. Presidência. Programa de Computação Científica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Pyruvate kinase (PK), encoded by the PKLR gene, is a key player in glycolysis controlling the integrity of erythrocytes. Due to Plasmodium selection, mutations for PK deficiency, which leads to hemolytic anemia, are associated with resistance to malaria in sub-Saharan Africa and with susceptibility to intracellular pathogens in experimental models. In this case-control study, we enrolled 4,555 individuals and investigated whether PKLR single nucleotide polymorphisms (SNPs) putatively selected for malaria resistance are associated with susceptibility to leprosy across Brazil (Manaus–North; Salvador–Northeast; Rondonópolis–Midwest and Rio de Janeiro–Southeast) and with tuberculosis in Mozambique. Haplotype T/G/G (rs1052176/rs4971072/rs11264359) was associated with leprosy susceptibility in Rio de Janeiro (OR = 2.46, p = 0.00001) and Salvador (OR = 1.57, p = 0.04), and with tuberculosis in Mozambique (OR = 1.52, p = 0.07). This haplotype downregulates PKLR expression in nerve and skin, accordingly to GTEx, and might subtly modulate ferritin and haptoglobin levels in serum. Furthermore, we observed genetic signatures of positive selection in the HCN3 gene (xpEHH>2 –recent selection) in Europe but not in Africa, involving 6 SNPs which are PKLR/HCN3 eQTLs. However, this evidence was not corroborated by the other tests (FST, Tajima’s D and iHS). Altogether, we provide evidence that a common PKLR locus in Africans contribute to mycobacterial susceptibility in African descent populations and also highlight, for first, PKLR as a susceptibility gene for leprosy and TB.
Keywords
Single nucleotide polymorphismsHaplotypes
Brazil
Leprosy
Genomics
Europe
Malaria
Mycobacterium tuberculosis
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