Regulação transcricional do desenvolvimento de castas em abelhas melíferas, Apis mellifera L.

• Processo: 12/01808-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de junho de 2012 - 30 de novembro de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Klaus Hartmann Hartfelder
• Beneficiário: Klaus Hartmann Hartfelder
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Fernanda Carvalho Humann
• Auxílios(s) vinculado(s): 13/50748-1 - Queen quality: an important trait for the bee colony and the beekeper, AP.R
• Assunto(s): Insetos sociais Abelhas Larva Biblioteca gênica Expressão gênica RNA interferente pequeno Fenótipo Transcrição genética Regulação da expressão gênica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: abelhas melíferas | desenvolvimento de castas | expressão gênica diferencial | hipóxia | Hormônio Juvenil | plasticidade fenotípica | Genética de DesenvolvimentAo

Resumo

As castas de insetos sociais, rainhas é operárias, não somente foram vistos como um dos grandes desafios para a teoria Darwiniana, apenas compreendidos em termos evolutivos quando desenvolvido por Hamilton o conceito de seleção por parentesco (kin selection), como também ao entendimento de processos de desenvolvimento ontogenético, uma vez que a partir de um único genótipo podem surgir tais dois fenótipos bastante distintos, devido à alimentação larval diferenciada. Os objetivos to atual projeto são (i) elucidar vias de sinalização e a sua interação no desenvolvimento das castas de abelhas melíferas e (ii) analisar bibliotecas de expressão gênica diferencial de tecidos que apresentam as maiores graus de diferenciação entre as castas. Referente ao primeiro aspecto investigaremos os padrões de expressão do gene methoprene-tolerant (met) em larvas de rainhas operárias. Baseado em resultados recentes obtidos em Drosophila, Tribolium e Pyrrhocoris, o Met é o mais provável candidato a ser o receptor de hormônio juvenil (HJ), este considerado há décadas como fator morfogenético chave na diferenciação de castas, mas sem detalhamento do seu modo de ação. Por ser da família de fatores de transcrição HLH-PAS, consideramos que o Met teria grande potencial de interagir com as demais vias de sinalização já funcionalmente confirmadas (IIS/TOR e EGFR) ou evidenciadas em termos de expressão diferencial entre rainhas e operárias (fatores da via hipóxia). Além de análises correlativas da expressão de genes centrais (core genes) destas vias de sinalização, tentaremos obter informações sobre interações funcionais por meio de experimentos RNA interferência. No que diz respeito ao segundo aspecto principal, a base celular e molecular da diferenciação casta-específica de órgãos e tecidos, daremos, no caso dos ovários, um foco sobre um gene, lncov-1, recentemente revelado como diferencialmente expresso por sequenciamento de bibliotecas subtrativas. Trata-se de um provável RNA longo não codificador, intrónico a um gene codificador de proteína de função desconhecida, e mapeia em QTL identificado para variação em número de ovaríolos de abelhas melíferas. Além de analisar o padrão de expressão temporal de lncov-1 e o do gene do qual é intrónico ao longo desenvolvimento pós-embrionário dos ovários, será investigada por meio de hibridização in situ a sua colocalização com organelas citoplasmáticas, com o centrossoma sendo o principal candidato. No caso das pernas posteriores das abelhas, nas quais se encontram estruturas especializadas para coleta e transporte de pólen na casta operária, o objetivo primário é validar a expressão diferencial de genes sequenciados a partir de bibliotecas subtrativas, e em seguida investigar a fundo os perfis de expressão de genes de interesse no desenvolvimento dos discos imaginais das pernas posteriores. Nesta combinação de abordagens baseadas em hipóteses (genes candidatos das vias de sinalização) e não-baseadas a priori em hipóteses (genes diferencialmente expressos em ovários e pernas posteriores) procuramos criar uma base ampla de conhecimentos sobre mecanismos de regulação transcricional no desenvolvimento das castas de abelhas. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTOS, CAROLINA GONCALVES; HARTFELDER, KLAUS. Insights into the dynamics of hind leg development in honey bee (Apis mellifera L.) queen and worker larvae - A morphology/differential gene expression analysis. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 38, n. 3, p. 263-277, 2015. (04/08868-0, 12/01808-9, 08/09505-0)

HUMANN, FERNANDA C.; TIBERIO, GUSTAVO J.; HARTFELDER, KLAUS. Sequence and Expression Characteristics of Long Noncoding RNAs in Honey Bee Caste Development - Potential Novel Regulators for Transgressive Ovary Size. PLoS One, v. 8, n. 10, OCT 31 2013. (04/08868-0, 06/06521-9, 12/01808-9, 11/15810-2, 11/03171-5)