Een nieuwe studie in Science Advances geleid door onderzoekers van de Universiteit van Texas in Arlington, biedt een nieuw raamwerk voor het identificeren van brede koraalziekteresistentie-eigenschappen en onderzoekt de fundamentele processen achter het overleven van soorten.

De analyse van hoe zeven rifvormende koraalsoorten in het Caribisch gebied reageren op de witte pestziekte geeft inzicht in het proces dat betrokken is bij de progressie van laesies en de dynamiek van soorten die leiden tot verschillen in ziekteresultaten.

Onder toezicht van Laura Mydlarz, hoogleraar biologie, hebben medewerkers van UTA, Mote Marine Laboratory en University of the Virgin Islands de immuunresponsen van soorten gemeten na gecontroleerde blootstelling aan witte pestziekte, een besmettelijke ziekteverwekker die verantwoordelijk is voor koraalsterfte. Het team volgde drie reacties:hoe laesies vorderden bij elke soort, hoe genexpressie verschilde tussen soorten en aanpassingen op expressieniveau die leidden tot verschillen in ziekterisico.

In het artikel "Ziekteresistentie in koraal wordt gemedieerd door verschillende adaptieve en plastische genexpressieprofielen", identificeren de wetenschappers drie consistente patronen:

• Ten eerste, in koralen die ziektelaesies ontwikkelden, waren immuniteit en cytoskeletale rangschikkingsprocessen verrijkt en gecorreleerd met laesieprogressie.
• Ten tweede, of een koraal laesies ontwikkelde, werd gemedieerd door de mate waarin het kon reageren op signalen uit de omgeving door de genen te veranderen die het netwerk van eiwitten en moleculen in stand houden dat zijn cellen en weefsels omringen en ondersteunen; door autofagie, een biologisch proces waarbij de enzymatische afbraak van het cytoplasma van een cel betrokken is; en door geprogrammeerde celdood.
• Ten derde, resistente soorten hadden hogere niveaus van intracellulaire eiwittransport en deze processen hebben een afstammingsspecifieke adaptieve basis voor ziekteresistentie.

Samen laten deze patronen zien dat de plasticiteit van genen die geassocieerd zijn met ziekteresistentie evolutionair beperkt kan worden door adaptatieprocessen op expressieniveau.

"Gezien de enorme bedreiging die de witte pestziekte vormt voor koraalgemeenschappen, is het absoluut noodzakelijk dat we de processen begrijpen waardoor sommige soorten beter kunnen overleven dan andere", zegt Nicholas MacKnight, UTA-alumnus en postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Miami. "Dit artikel gaat dieper in op enkele koraalsoorten die niet zo vaak zijn onderzocht."

Previous studies on coral disease and immunity have successfully identified genes induced by disease that contribute to biological processes such as programmed cell death, autophagy, maintenance of the extracellular matrix (the aforementioned protein and molecule network), lipid metabolism and protein trafficking. However, comparing immune responses between coral species that differ in disease resistance or susceptibility, linking specific disease phenotypes to gene expression and determining adaptive or plastic disease-resistance-associated expression patterns are things still understudied.

Mydlarz said this study responds to an urgent need to understand the differences between immune responses to infection and species-specific resistance mechanisms.

"Although our understanding of immunity has increased, we lack a sufficient understanding of how immune defenses and other cellular mechanisms vary among species," Mydlarz said.

MacKnight hopes these findings will play a role in fortifying vulnerable reefs.

"Our next step is to answer how we can convert these findings into helpful action," MacKnight said. "Understanding which factors promote survival will allow us to predict biodiversity loss in the future. With this information, scientists could focus their attention on retaining resilient species that can strengthen coral reefs under threat." + Verder verkennen

Genetic immune response of Florida corals to rapidly-spreading disease