Sequenciamento genômico e o papel do hormônio juvenil no fenótipo de rainhas do gênero Melipona

• Processo: 22/14675-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Klaus Hartmann Hartfelder
• Beneficiário: Klaus Hartmann Hartfelder
• Pesquisador visitante: Natalia de Souza Araujo
• Instituição do Pesquisador Visitante: Fonds de la Recherche Scientifique - FNRS, Bélgica
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/13296-9 - Bases moleculares da plasticidade de comportamento e das estratégias reprodutivas na evolução das histórias de vida em abelhas sem ferrão neotropicais (Meliponini), AP.TEM
• Assunto(s): Abelhas-sem-ferrão Genomas Hormônio juvenil em insetos Melipona Plasticidade fenotípica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: abelhas sem ferrão | Determinação de castas | Genoma | Hormônio Juvenil | Melipona | plasticidade fenotípica | Genética de Desenvolvimento

Resumo

O projeto da Dra. Natália de Souza Araujo é direcionado à investigação de uma questão da biologia das abelhas sem ferrão em aberta há décadas, sendo esta a questão da determinação genética das castas no gênero Melipona. Enquanto em quase todas abelhas sociais a casta no sexo feminino é determinada por meio de fatores nutricionais, i.e., a quantidade e/ou qualidade do alimento que as larvas recebem das abelhas nutridoras, o gênero Melipona representa uma exceção. Todas as células da cria são do mesmo tamanho e recebem a mesma quantidade de alimento larval, mas 20-25% das fêmeas das colônias de Melipona se desenvolvem em rainhas. Tal observação levou o Prof. Dr. Warwick E. Kerr a propor um mecanismo de genética Mendeliana para a determinação das castas neste gênero. Considerou que rainhas deveriam estar heterozigotas em dois loci, cada um com dois alelos, enquanto operários poderiam ser homozigotas em pelo menos um dos dois loci, resultando assim em uma segregação de 1:3 de rainhas para operárias. Testes subsequentes desta hipótese por meio de aplicações de hormônio juvenil (HJ) tiveram sucesso apenas parcial, pois enquanto as larvas tratadas se desenvolveram em rainhas, as mesmas não fundaram colônias. Assim, não foi possível verificar as proporções entre as castas nas colônias fundadas por estas rainhas. Os avanços no campo de genômica, epigenômca e transcriptômica agora oferecem as ferramentas para investigar a questão por meio do sequenciamento direto dos genomas das rainhas e operárias. Com estes objetivos, a Dra. Natália de Souza Araujo coletará pupas de duas espécies de Melipona que mantemos em nosso meliponário. Na fase pupal é possível reconhecer o fenótipo das castas, o que permite avaliar as diferenças genômicas, epigenômicas e transcricionais entre as mesmas, e de avaliar se tais diferenças são evolutivamente conservadas entre as espécies. Um segundo aspecto do projeto é dedicado a investigar o papel do HJ na determinação do fenótipo da casta, e para tal, HJ será topicamente aplicada nas larvas para revelar os efeitos transcriptômicos do hormônio durante a janela temporal crítico no desenvolvimento das castas. As coletas das rainhas e operárias para as análises genômicas, epigenômicas e transcriptômicas, e as aplicações de HJ serão realizadas durante a estadia da Dra. Natália em Ribeirão Preto. O sequenciamento dos respectivos genomas e transcriptomas será realizado na facility da genômica da Universidade de Bruxelas, por meio de verba do seu projeto FNRS. Tal informação genômica de duas espécies de abelhas sem ferrão representará um sinergismo importante com o nosso Projeto Temático FAPESP em termos de recursos genômicos gerados para estudos sobre abelhas sem ferrão. A Dra. Natália de Souza Araujo atualmente é bolsista de pós-doutorado da Fundação Belga de Pesquisa (FNRS) na Université Libre de Bruxelles. Ela obteve o título de Doutora pela IB-USP em 2016 pelo seu trabalho sobre a expressão gênica relacionada ao comportamento social de abelhas de diferentes níveis de socialidade. Logo em seguida, ela aceito uma posição de pós-doutorado na Université Liége, Bélgica, onde realizou pesquisas em genômica aplicada e bioinformática de mamíferos. Em 2019 ela se mudou para a Université Libre de Bruxelles, onde ela agora tem o seu próprio projeto com financiamento da FNRS sobre fatores genéticos e epigenéticos na determinação das castas das abelhas sem ferrão do gênero Melipona. Para a realização do seu projeto estabeleceu-se uma colaboração com meu laboratório, e os resultados do projeto da Dra. Natália representarão uma contribuição direta e importante com o nosso Projeto Temático FAFESP (20202/13296-9) sobre genômica comparada e expressão gênica relacionada às histórias de vida das abelhas sem ferrão neotropicais. A sua ampla experiência na geração e análise de dados genômicos e transcriptômicos de abelhas trará ampla sinergia com o nosso atual projeto FAPESP. (AU)