RNA-seq para caracterização da expressão gênica relacionada à construção e diferenciação do exoesqueleto de insetos utilizando abelhas como modelo

Resumo

O exoesqueleto dos insetos consiste principalmente de proteínas, do polissacarídeo quitina e de lipídios. Morfologicamente, o exoesqueleto está estruturado como multicamadas complexas: a procutícula interna formada pela endocutícula e exocutícula, a epicutícula e uma camada superficial denominada envelope. Para acomodar o crescimento do inseto, o rígido exosqueleto é periodicamente renovado por meio de episódios de mudas. Nos insetos holometábolos, com metamorfose completa, as mudas de larva-para-larva se sucedem até que a ingestão de alimento é interrompida em preparação para a muda metamórfica. A larva então se transforma em pupa. A última muda, imaginal, converte a pupa em um inseto adulto com um exoesqueleto escuro e esclerotizado. Dois aspectos nesta sequência do desenvolvimento têm chamado a atenção em nossos estudos com modelos de holometábolos: as abelhas. Um deles se refere à morfogênese do exoesqueleto torácico pupal a partir de discos imaginais precursores. Que mudanças na expressão gênica são necessárias para a construção desta região do exoesqueleto? O outro aspecto se refere à maturação do exoesqueleto, imprescindível para o vôo e para enfrentar os desafios do ambiente. Temos observado que espécies de abelhas sociais e solitárias diferem conspicuamente quanto ao tempo de maturação morfológica do exoesqueleto. As abelhas solitárias emergem do ninho com o exoesqueleto intensamente pigmentado e esclerotizado, e imediatamente iniciam os vôos de forrageamento. Ao contrário, as abelhas sociais mostram menor grau de pigmentação e esclerotização ao emergir, e permanecem por vários dias no interior do ninho antes de empreender as atividades de forrageamento. Isto é condizente com um deslocamento temporal da maturação do exoesqueleto durante a evolução, ou heterocronia, que poderia ser testada por meio da análise global da mudança nos padrões de expressão de genes envolvidos neste processo. Aqui estamos propondo trabalhar nestes dois importantes aspectos por meio da utilização de RNA-Seq (Next-Generation Sequencing). O sequenciamento do transcriptoma de discos imaginais conforme eles se transformam no dorso torácico, e do transcriptoma do tegumento de abelhas adultas de espécies solitárias e sociais, esclarecerá aspectos da formação e maturação deste complexo sistema biológico - o exoesqueleto, o qual modela a forma dos insetos, possibilita o movimento e locomoção, impede a dessecação e é fonte de semioquímicos e feromônios essenciais para a sobrevivência no ambiente em que vivem. (AU)