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

• Processo: 14/13136-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2014
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Marcia Maria Gentile Bitondi
• Beneficiário: Marcia Maria Gentile Bitondi
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Sequenciamento de nova geração Análise de sequência de RNA Expressão gênica Exoesqueleto Transcriptoma Insetos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise global da expressão gênica para a formação do exoesqueleto | Desenvolvimento do exoesqueleto | Diferenciação do Exoesqueleto | Maturação do exoesqueleto | Maturação do exoesqueleto em abelhas eussociais e solitárias | RNA-Seq para análise do transcriptoma de discos imaginais e tegumento | Genética e Biologia do Desenvolvimento

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)

Publicações científicas

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(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)

COSTA, CLAUDINEIA PEREIRA; ELIAS-NETO, MOYSES; FALCON, TIAGO; DALLACQUA, RODRIGO PIRES; MARTINS, JULIANA RAMOS; GENTILE BITONDI, MARCIA MARIA. RNAi-Mediated Functional Analysis of Bursicon Genes Related to Adult Cuticle Formation and Tanning in the Honeybee, Apis mellifera. PLoS One, v. 11, n. 12, DEC 1 2016. (10/16380-9, 14/13136-0, 09/15635-6)

DITONDO MICAS, ANDRE FERNANDO; FERREIRA, GERMANO AGUIAR; LAURE, HELEN JULIE; ROSA, JOSE CESAR; GENTILE BITONDI, MARCIA MARIA. PROTEINS OF THE INTEGUMENTARY SYSTEM OF THE HONEYBEE, Apis mellifera. Archives of Insect Biochemistry and Physiology, v. 93, n. 1, p. 3-24, SEP 2016. (14/13136-0)

MARTINS, JULIANA R.; PINHEIRO, DANIEL G.; AHMED, AMY C. C.; GIULIATTI, SILVANA; MIZZEN, CRAIG A.; BITONDI, MARCIA M. G.. Genome-wide analysis of the chromatin sites targeted by HEX 70a storage protein in the honeybee brain and fat body. Insect Molecular Biology, v. N/A, p. 28-pg., 2023-02-14. (14/13136-0)

FALCON, TIAGO; PINHEIRO, DANIEL G.; FERREIRA-CALIMAN, MARIA JULIANA; TURATTI, IZABEL C. C.; PINTO DE ABREU, FABIANO C.; GALASCHI-TEIXEIRA, JULIANA S.; MARTINS, JULIANA R.; ELIAS-NETO, MOYSES; SOARES, MICHELLE P. M.; LAURE, MARCELA B.; et al. Exploring integument transcriptomes, cuticle ultrastructure, and cuticular hydrocarbons profiles in eusocial and solitary bee species displaying heterochronic adult cuticle maturation. PLoS One, v. 14, n. 3, MAR 14 2019. (14/13136-0, 11/03171-5, 14/50265-3, 12/24284-5)

MIRANDA SOARES, MICHELLE PRIOLI; PINHEIRO, DANIEL GUARIZ; DE PAULA FREITAS, FLAVIA CRISTINA; PAULINO SIMOES, ZILA LUZ; GENTILE BITONDI, MARCIA MARIA. Transcriptome dynamics during metamorphosis of imaginal discs into wings and thoracic dorsum in Apis mellifera castes. BMC Genomics, v. 22, n. 1, OCT 22 2021. (14/13136-0, 12/12941-1, 11/03171-5)