Genética molecular e regulação hormonal da diferenciação do exoesqueleto no inseto-modelo Apis mellifera

Resumo

O exoesqueleto, ou cutícula, não somente reveste e dá forma aos insetos, mas proporciona a este vasto grupo dos Arthropoda outras propriedades biológicas essenciais, tais como locomoção, proteção contra dessecação, defesa contra parasitas e patógenos. Esta estrutura rígida (esclerotizada), produto de secreção da epiderme, é formada por uma variedade de proteínas (cuticulares) e por um tipo de polissacarídeo, quitina, e é periodicamente renovada durante o crescimento do inseto. A ciclicidade deste processo, ou muda, é principalmente controlada por ecdisteróides, enquanto a regulação da maturação do exoesqueleto definitivo tem sido atribuída a estes hormônios e também a um neuro-hormônio peptídico sintetizado pelo cérebro, o bursicon. Recentemente, o seqüenciamento e anotação do genoma de algumas espécies de insetos deram nova dimensão ao estudo do exoesqueleto. Um número significativo de genes que potencialmente codificam proteínas cuticulares - os 'genes cuticulares' - foram identificados. A presença de motivos de ligação à quitina, e outras regiões conservadas, possibilitaram a classificação destas proteínas em 12 famílias, assim revelando a complexidade destes componentes estruturais do exoesqueleto. No entanto, a aplicação deste conhecimento para a caracterização da expressão gênica diferencial, e sua regulação, durante os sucessivos eventos de muda (apólise, síntese, diferenciação ou esclerotização da cutícula e ecdise) e para estabelecer as mudanças estruturais que ocorrem na epiderme durante este período ainda é incipiente. O objetivo do presente projeto consiste em utilizar a abelha Apis mellifera como modelo biológico em múltipla abordagem metodológica (microarrays, RT-PCR em tempo real, hibridação in situ, RNA de interferência) visando: (1) identificar os genes diferencialmente expressos na epiderme durante os sucessivos eventos de muda que levam à formação do exoesqueleto definitivo; (2) associar a expressão gênica diferencial à variação do título de ecdisteróides neste período; (3) investigar o papel de bursicon na indução de genes codificadores de enzimas potencialmente importantes para a maturação do exoesqueleto. Concomitantemente, pretende-se caracterizar as transformações sub-celulares que ocorrem na epiderme durante a formação do exoesqueleto. Com esta abordagem espera-se aprofundar o conhecimento sobre a formação e diferenciação do exoesqueleto em nível molecular e sub-celular. (AU)