En ny studie i Science Advances ledd av forskare vid University of Texas i Arlington tillhandahåller ett nytt ramverk för att identifiera breda korallsjukdomsresistensegenskaper och undersöker de grundläggande processerna bakom arternas överlevnad.

Analysen av hur sju revbyggande korallarter i Karibien reagerar på vitpest ger insikt i processen som är involverad i lesionsförloppet och arternas dynamik som leder till skillnader i sjukdomsutfall.

Under överinseende av Laura Mydlarz, professor i biologi, mätte medarbetare från UTA, Mote Marine Laboratory och University of the Virgin Islands arternas immunsvar efter kontrollerad exponering för vitpest, en smittsam patogen som är ansvarig för koralldödlighet. Teamet spårade tre svar:hur lesioner fortskred på varje art, hur genuttryck skilde sig mellan arter och anpassningar på uttrycksnivå som ledde till skillnader i sjukdomsrisk.

I artikeln "Sjukdomsresistens i koraller förmedlas av distinkta adaptiva och plastiska genuttrycksprofiler" identifierar forskarna tre konsekventa mönster:

• För det första, i koraller som utvecklade sjukdomsskador, berikades immunitet och cytoskelettarrangemangsprocesser och korrelerade med lesionsförloppet.
• För det andra, om en korall utvecklade lesioner medierades av i vilken utsträckning den kunde svara på miljösignaler genom att förändra generna som upprätthåller nätverket av proteiner och molekyler som omger och stödjer dess celler och vävnader; genom autofagi, en biologisk process som involverar enzymatisk nedbrytning av en cells cytoplasma; och genom programmerad celldöd.
• För det tredje hade resistenta arter högre nivåer av intracellulär proteinhandel, och dessa processer har en härstamningsspecifik adaptiv grund till sjukdomsresistens.

Tillsammans visar dessa mönster att plasticiteten hos gener som är associerade med sjukdomsresistens kan evolutionärt begränsas av anpassningsprocesser på uttrycksnivå.

"Med tanke på det enorma hot som den vita pesten utgör för korallsamhällen är det absolut nödvändigt att vi förstår de processer som gör att vissa arter kan överleva bättre än andra", säger Nicholas MacKnight, UTA-alumn och postdoktor vid University of Miami. "Det här dokumentet tar en djupare titt på några korallarter som inte har undersökts lika ofta."

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." + Utforska vidare

Genetic immune response of Florida corals to rapidly-spreading disease