The CFH gene in the bank vole - genetic variation and its adaptive consequences.

Czynnik H (CFH) stanowi istotny element regulatorowy systemu dopełniacza, będącego częścią wrodzonego układu odpornościowego. Białko odgrywa zasadniczą rolę w utrzymaniu homeostazy przez rozpoznawanie własnych komórek organizmu oraz ich ochronę przed kaskadą dopełniacza i zniszczeniem. W odniesieniu do wyników wcześniejszych badań, które wykazały wysoką zmienność CFH w dwu liniach mitochondrialnego DNA nornicy rudej spotykających się w północno-wschodniej Polsce, praca ta rozpatruje zróżnicowanie genu we wspomnianej strefie kontaktu i w skali Europy. Na podstawie wyników sekwencjonowania (metodą klasyczną i nowej generacji) udało się zidentyfikować znaczny polimorfizm genu. W populacji europejskiej istnieją dwie wysoce odrębne linie alleliczne, które najprawdopodobniej oddzieliły się od siebie kilka milionów lat temu. Znaczna jest również ich wewnętrzna zmienność. Jak można wnioskować po wyraźnej strukturze geograficznej populacji CFH, ogólnie odpowiadającej tej zrekonstruowanej na podstawie mtDNA, istniejące już wcześniej dwie linie alleliczne CFH uległy utrwaleniuw poszczególnych plejstoceńskich refugiach gatunku, gdzie też przebyły dalsze różnicowanie. Tempo ewolucji genu sugeruje, że dobór oczyszczający i konserwatyzm sekwencji, spodziewane dla tak ważnej ze względów autoimmunologicznych cząsteczki, nie są jedynymi siłami kształtującymi polimorfizm czynnika H. Za główny czynnik środowiskowy, który by mógł odpowiadać za obserwowaną zmienność uznano udział patogenów. Nornica ruda jest gospodarzem licznych wirusów, mikroorganizmów i pasożytów, spośród których kilka znanych jest ze zdolności wiązania białka CFH i wykorzystywania go do kamuflażu i unikania reakcji dopełniacza. Przedstawione badanie jest pierwszym poświęconym polimorfizmowi czynnika H w populacji organizmu nie-modelowego, dodatkowo przeprowadzonym w znacznej skali geograficznej. Uzyskane wyniki przyczynić się mogą do poszerzenia wiedzy w zakresie immunogenetyki populacji naturalnych, a także w zrozumieniu epidemiologii chorób odzwierzęcych, np. boreliozy, przenoszonych przez europejskie gryzonie.

The complement factor H (CFH) is an important regulator of the complement system, part of the innate immunological system. The protein plays a crucial role in homeostasis by recognizing cells of own organism and keeping them safe from complement cascade and damage. Starting from preliminary results that showed high polymorphism of CFH in two distinct bank vole mtDNA clades meeting in NE Poland, this study investigated its diversity in the mentioned contact zone and across Europe. On the basis of sequencing outcome (both classical and NGS), high diversity of the gene variants was found. In the European population two notably distinct allelic lineages exist, which seem to split up a few millions years ago. Present polymorphism within these ancient haplogroups is also significant. Presumably, the two allelic lineages were fixed in several refuges during the Pleistocene, where they undergone further differentiation. This is because the CFH shows clear population geographic structure corresponding to one of the mtDNA, meaning the history of species glacial isolation and later recolonization. Local exceptions from the pattern are discussed. The study suggest, that negative selection, expected for such essential molecule, is not the only force shaping the polymorphism of CFH. Although the main environmental factor responsible for its diversity stays unrecognized, role of pathogens is considered as most probable. Bank voles are known as hosts for variety of organisms, and, what is now known and relevant, some of this species developed possibility to bind hosts CFH to use it for mimicry and escape. The research is the first investigation of the complement factor H polymorphism occurring in a population of non-model organism, conducted over a wide geographic scale. It may contribute to the understanding of immunogenetics of natural populations and may help reason the epidemiology of zoonosis, like Lyme disease for instance, spread by the European rodents.