Genes cuticulares diferencialmente expressos durante eventos da metamorfose de Apis mellifera

Resumo

A cutícula dos insetos é composta principalmente por uma variedade de proteínas que interagem com filamentos de quitina, um polímero de N-acetilglicosamina, para formar um envoltório rígido que protege e dá forma ao organismo. O crescimento dos insetos depende da renovação periódica da cutícula, que se desprende e é digerida enquanto ocorre a biossíntese de uma nova cutícula substituta. Tal renovação caracteriza a muda e metamorfose e ocorre às custas da ativação ou repressão de conjuntos de genes. Todo este processo é coordenado por hormônios, com destaque para os ecdisteróides. Apesar de estudadas em diversas espécies de insetos, as proteínas cuticulares permanecem somente parcialmente caracterizadas. O recente seqüenciamento e anotação do genoma de abelhas Apis mellifera (http://www.hgsc.bcm.tmc.edu/projects/honeybee/) trouxe nova dimensão ao estudo da cutícula deste inseto social, com amplas possibilidades de caracterizar genes codificadores de proteínas cuticulares, ou genes cuticulares, e elucidar aspectos de regulação e função (genômica funcional). A partir de análises iniciais do genoma, foram identificadas 30 seqüências putativas de proteínas cuticulares, mas falta muito ainda para a caracterização completa do proteoma cuticular de A. mellifera. Pretende-se com o presente projeto caracterizar a expressão diferencial de genes cuticulares deste inseto social no contexto da muda e metamorfose, com foco na regulação por ecdisteróides. Elegemos para este estudo dois eventos da muda e metamorfose (a apólise pupal-adulta e a diferenciação da cutícula adulta) que ocorrem sob efeito de níveis contrastantes de ecdisteróides, máximo e basal, respectivamente. Resumidamente, RNA total será isolado do tegumento (cutícula e epiderme subjacente) de pupas (em apólise ou quando a cutícula adulta está em plena diferenciação) e utilizado em análises de microarrays. As seqüências diferencialmente expressas serão identificadas e caracterizadas com base em análises computacionais utilizando-se o genoma de abelhas e o banco de dados CuticleDB (http://bioinformatics2.biol.uoa.gr/cuticleDB/index.jsp). Os dados obtidos serão validados por RT-PCR semiquantitativa e em Tempo Real e, quando necessário, por experimentos de manipulação hormonal in vitro. Espera-se com esta estratégia identificar novos genes codificadores de proteínas cuticulares estruturais em A. melifera, além de outros genes cujos produtos, não-estruturais, possam ter participação nos eventos de apólise e diferenciação da cutícula da abelha adulta. O projeto inclui também a análise comparativa (computacional) entre estes genes e aqueles já caracterizados em insetos não-sociais, disponíveis em bancos de dados públicos, o que pode levar à descoberta de genes intrínsecos à cutícula dos insetos sociais.