Parasitic zoonoses in Europe

Exon variability of gene encoding glycerol-3-phosphate dehydrogenase of Ixodes ricinus ticks^*

Polymorphisme des exons du gène codant pour la glycérol-3-phosphate déhydrogenase des tiques Ixodes ricinus

¹ Laboratory for Medical Arachnoentomology, Serbian Centre for Parasitic Zoonoses, Institute for Medical Research, University of Belgrade, Dr. Subotića 4, POB 102, 11129 Belgrade, Serbia
² Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Texas A&M University, College Station, TAMU 2475, TX 77843, USA

^** Correspondence: Željko Radulović Tel.: +381 11 2685 788 – Fax: +381 11 2643 691 E-Mail: zeljko@imi.bg.ac.rs

Received: 17 June 2010
Accepted: 1 July 2010

Abstract

We have previously found apparent differences in Gpdh allele frequences between borrelia infected and uninfected Ixodes ricinus as revealed by native gel electrophoresis of allozyme polymorphisms. The present study deals with the genetic basis of the observed allozyme polymorphism. Multiple sequence alignment of 36 Gpdh open reading frames identified a total of 40 polymorphic nucleotide sites. Of the 40 polymorphic nucleotide sites, 34 were silent (did not result in amino acid residue change), while six were active causing a change in the amino acid chain. All polymorphic amino acid sites were situated within the N-terminal NAD-binding domain, whereas the C-terminal substrate-binding domain was highly conserved. Analysis of the obtained Gpdh sequences and GPDH allozyme polymorphisms for individual ticks pointed to amino acid changes at positions 61 (glycine-to-glutamic acid), 64 (serineto- cysteine) and 102 (glycine-to-arginine) as a key for differential mobility of GPDH allozymes in an electric field. Our findings are discussed in the context of the molecular basis of I. ricinus host finding behavior.

Résumé

Nous avions précédemment rapporté après analyse électrophorétique du polymorphisme des allozymes, des différences dans les fréquences alléliques de glycérol-3-phosphate déhydrogenase (GPDH) entre des tiques Ixodes ricinus infectés ou non par Borrelia. Nous avons étudié ici la base génétique de ce polymorphisme. L’alignement des séquences de 36 cadres ouverts de lecture a identifié un total de 40 sites nucléotidiques polymorphes. Parmi ceux ci, 34 étaient silencieux (ne modifiant pas l’acide aminé) alors que la modification de six autres sites entraînait des changements d’acide aminé. Tous les loci polymorphes sont situés dans La partie N-terminale fixant le NAD alors que la partie C-terminale fixant le substrat de la GPDH est très conservée. L’analyse des séquences et du polymorphisme alloenzymatique de la GPDH de tiques individuelles a permis de montrer que les substitutions d’acides aminés en positions 61 (glycine remplacée par acide glutamique), 64 (sérine par cystéine) et 102 (glycine par arginine) étaient des éléments clés pour la mobilité électrophorétique différentielle des allozymes. La base moléculaire du comportement d’Ixodes ricinus à la recherche de son hôte est discutée en fonction de nos résultats.