Epigenetic regulation of clonally variant gene expression in Plasmodium falciparum

Abstract

Clonally variant gene expression (CVGE) is a common survival strategy used by many pathogens, including the malaria parasite Plasmodium falciparum. Among the genes that show CVGE are several members of the clag and eba families. The active or repressed state of clag3.1, clag3.2 and eba‐140 is transmitted epigenetically and is controlled by the euchromatic or heterochromatic state of bistable chromatin domains, characterised by H3K9ac and H3K9me respectively. Both of these modifications are maintained throughout the asexual cycle to transmit epigenetic memory. We have characterised CVGE on a genome‐wide level and found that it is widespread. Using clag3.2 in proof‐of‐principle experiments, we demonstrate that CVGE for genes other than var can be reproduced in an episomal system and provide preliminary evidence that CVGE is regulated by the spontaneous formation of facultative heterochromatin. The mutually exclusive expression of clag3.1 and clag3.2 is also addressed, including the characterisation of a neighbouring noncoding RNA.

La variació clonal en l'expressió gènica (CVGE) és una estratègia de supervivència comú utilitzada per molts patògens, incloent el paràsit de la malària Plasmodium falciparum. Entre els gens que mostren CVGE hi ha diversos membres de les famílies clag i eba. L'estat actiu o inactiu de clag3.1, clag3.2 i eba‐140 es transmet epigenèticament i és controlat per l'estat eucromatínic o heterocromatínic de dominis de cromatina biestables, caracteritzats respectivament per H3K9ac i H3K9me. Ambdues modificacions es mantenen durant tot el cicle asexual per transmetre la informació epigenètica. També hem caracteritzat la CVGE a nivell de tot el genoma, i hem vist que afecta un gran nombre de gens. Experiments preliminars amb clag3.2 ens demostren que la CVGE de gens diferents que var es pot reproduir en un sistema episomal I proporcionen evidència preliminar de què la CVGE està regulada per la formació espontània d’heterocromatina facultativa. També s’ha estudiat l'expressió mútuament exclusiva de clag3.1 i clag3.2, incloent la caracterització d’un ARN no‐codificant veí.