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Análise dos transcriptomas das laternas, corpo gorduroso e túbulos de Malpighi de coleópteros, e suas relações com as origens da bioluminescência em Coleoptera e Diptera

Processo: 13/09594-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de agosto de 2014 - 31 de julho de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
Pesquisador responsável:Vadim Viviani
Beneficiário:Vadim Viviani
Instituição-sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba, SP, Brasil
Assunto(s):Coleoptera  Diptera  Bioluminescência  Tubulos de Malpighi  Transcriptoma 

Resumo

A bioluminescência em insetos é encontrada principalmente em coleópteros e dípteros. Nos coleópteros da superfamília Elateroidea, a bioluminescência envolve essencialmente o mesmo sistema bioquímico, com luciferina e luciferases bem caracterizadas. A luciferina de vagalumes consiste em um composto benzotiazólico, cuja origem biossintética permanece desconhecida. As lanternas de besouros possivelmente se originaram a partir de extensões do corpo gorduroso. Em dípteros keroplatídeos do gênero Arachnocampa, o sistema bioluminescente é bem menos conhecido, envolvendo lanternas oriundas de extensões dos túbulos de Malpighi, uma luciferina de natureza desconhecida, uma luciferase não-identificada e ATP. Apesar dos sistemas bioluminescentes de coleópteros e dípteros não serem evolutivamente relacionados, o envolvimento de ATP nos dois sistemas sugere a possibilidade de que a luciferase de Arachnocampa seja também uma AMP-ligase. Esta hipótese é apoiada pela recente identificação e clonagem de AMP-ligases com fraca atividade luciferásica em túbulos de Malpighi de larvas de besouros tenebrionídeos. Considerando que a via biossíntética da luciferina, a fisiologia molecular das lanternas e o controle da bioluminescência em coleópteros permanecem pouco conhecidos, planejamos investigar comparativamente os transcriptomas das lanternas da fase adulta, larval e do corpo gorduroso do vagalume Aspisoma lineatum, para identificar potenciais alvos enzimáticos envolvidos com os processos acima mencionados. Além disto, considerando que nenhum transcriptoma dos túbulos de Malpighi é conhecido em coleópteros, e a existência de enzimas tipo-luciferases de função desconhecida nestes órgãos sugerem a existência de um elo evolutivo entre túbulos de Malpighi e lanternas no díptero Arachnocampa, planejamos estudar o transcriptoma destes órgãos em larvas de Zophobas morio, e compara-los com o transcriptoma de lanternas de Arachnocampa. (AU)

Publicações científicas (11)
(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)
AMARAL, DANILO T.; SILVA, JAQUELINE R.; VIVIANI, VADIM R. RNA-Seq analysis of the bioluminescent and non-bioluminescent species of Elateridae (Coleoptera): Comparison to others photogenic and non-photogenic tissues of Elateroidea species. Comparative Biochemistry and Physiology D-Genomics & Proteomics, v. 29, p. 154-165, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
SILVA, JAQUELINE R.; AMARAL, DANILO T.; VIVIANI, VADIM R. Comparison of the Malpighian tubules and fat body transcriptional profiles of Zophobas morio larvae (Coleoptera: Tenebrionidae). Comparative Biochemistry and Physiology D-Genomics & Proteomics, v. 29, p. 95-105, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
VIVIANI, VADIM R.; GABRIEL, GABRIELE V. M.; BEVILAQUA, VANESSA R.; SIMOES, A. F.; HIRANO, T.; LOPES-DE-OLIVEIRA, P. S. The proton and metal binding sites responsible for the pH-dependent green-red bioluminescence color tuning in firefly luciferases. SCIENTIFIC REPORTS, v. 8, DEC 4 2018. Citações Web of Science: 0.
AMARAL, DANILO T.; MITANI, YASUO; OLIVEIRA, GABRIELA; OHMIYA, YOSHIHIRO; VIVIANI, VADIM R. Revisiting Coleoptera a plus T-rich region: structural conservation, phylogenetic and phylogeographic approaches in mitochondrial control region of bioluminescent Elateridae species (Coleoptera). MITOCHONDRIAL DNA PART A, v. 28, n. 4-5, p. 671-680, SEP 2017. Citações Web of Science: 3.
PEREZ, ARINA MARINA; AQUINO, BRUNO; VIVIANI, VADIM; KOBARG, JORG. Use of a special Brazilian red-light emitting railroad worm Luciferase in bioassays of NEK7 protein Kinase and Creatine Kinase. BMC BIOCHEMISTRY, v. 18, JUL 19 2017. Citações Web of Science: 0.
GABRIEL, GABRIELE V. M.; VIVIANI, VADIM R. Engineering the metal sensitive sites in Macrolampis sp2 firefly luciferase and use as a novel bioluminescent ratiometric biosensor for heavy metals. ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY, v. 408, n. 30, p. 8881-8893, DEC 2016. Citações Web of Science: 1.
VIVIANI, V. R.; SIMOES, A.; BEVILAQUA, V. R.; GABRIEL, G. V. M.; ARNOLDI, F. G. C.; HIRANO, T. Glu311 and Arg337 Stabilize a Closed Active-site Conformation and Provide a Critical Catalytic Base and Countercation for Green Bioluminescence in Beetle Luciferases. BIOCHEMISTRY, v. 55, n. 34, p. 4764-4776, AUG 30 2016. Citações Web of Science: 6.
AMARAL, DANILO T.; MITANI, YASUO; OHMIYA, YOSHIHIRO; VIVIANI, VADIM R. Organization and comparative analysis of the mitochondrial genomes of bioluminescent Elateroidea (Coleoptera: Polyphaga). Gene, v. 586, n. 2, p. 254-262, JUL 25 2016. Citações Web of Science: 9.
AMARAL, DANILO T.; OLIVEIRA, GABRIELA; SILVA, JAQUELINE R.; VIVIANI, VADIM R. A new orange emitting luciferase from the Southern-Amazon Pyrophorus angustus (Coleoptera: Elateridae) click-beetle: structure and bioluminescence color relationship, evolutional and ecological considerations. PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES, v. 15, n. 9, p. 1148-1154, 2016. Citações Web of Science: 3.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

LUCIFERASES DE VAGALUMES METAL E pH-SENSITIVAS MODIFICADAS E USO COMO REAGENTES E INDICADORES INTRACELULARES DE pH E METAIS PESADOS BR102017023885-7 - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) . Vadim Viviani; Gabriele Verônica de Mello Gabriel - 06 de novembro de 2017

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