Análise causal do desenvolvimento de Apis mellifera - atribuição de função a novos miRNAs diferencialmente expressos em ovário de operárias

• Processo: 12/02706-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Zilá Luz Paulino Simões
• Beneficiário: Erica Donato Tanaka
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 11/03171-5 - Análise causal do desenvolvimento de Apis mellifera: genes reguladores e redes hierárquicas de expressão gênica na especificação de tecidos e órgãos, AP.TEM
• Assunto(s): Apis mellifera Expressão gênica diferencial Genética do desenvolvimento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Apis mellifera | ativação ovariana | expressão diferencial | operárias órfãs | regulação genica por miRNA | ultra-sequenciamento | Biologia e Genética do Desenvolvimento

Resumo

As abelhas são insetos de grande relevância econômica atuando como polinizadores de cultivares da grande importância. Em uma colmeia convivem milhares de abelhas coordenadas por uma sofisticada organização e complexa divisão de trabalho, onde uma única rainha, a fêmea especializada na reprodução, despende a maior parte do tempo pondo ovos; os poucos machos, denominados zangões, têm um único papel de reprodutores, e as operárias, que constituem a grande maioria nesta sociedade, são responsáveis pelo restante das tarefas, cuja execução depende da distribuição etária, do grau de maturação e das condições nutricionais da colmeia. No entanto, recentes e inexplicáveis declínios em suas populações deixam claro a importância e a urgência de se entender aspectos da genética, fisiologia e comportamento desta espécie. O nosso modelo de estudo, as abelhas A. mellifera, é especialmente interessante, a começar pela organização de sua complexa sociedade e o modo de determinação do sexo. As fêmeas se originam de ovos fecundados, diplóides, e os machos de ovos não fecundados, haplóides. As castas femininas são determinadas pela dieta alimentar diferencial oferecida às larvas jovens, que tem como conseqüência o desenvolvimento de dois morfos distintos, as rainhas e operárias, que se distinguem também pela fisiologia, comportamento e longevidade.Com experimentos de microarranjos de DNA (Barchuk et al., 2007) e análise "in silico" da região promotora dos genes preferencialmente expressos em rainhas e operárias durante o desenvolvimento (Cristino et al., 2006) foi possível construir redes de regulação gênica para ambas as castas. Estas mostram claramente uma dicotomia entre ambas, ou seja, em rainhas estão preferencialmente expressos genes ligados ao metabolismo que podem ser responsáveis pelo espetacular crescimento desta casta em momentos específicos do desenvolvimento larval. Em operárias, as redes construídas demonstram a expressão preferencial de genes ligados à mudança de caráter, ou seja, genes responsáveis pela modulação de genes reguladores do desenvolvimento de caracteres específicos desta casta. Entre esses genes reguladores estão os responsáveis pelo desenvolvimento diferencial dos ovários em operárias e ativação do processo de morte celular programada que leva ao reduzido número de ovaríolos (2-10 por ovário) encontrados nesta casta. A condição de esterilidade das operárias pode ser revertida em situação de orfandade, o que permite a ativação dos seus ovários. Estas operárias órfãs passam a produzir ovos não fecundados, haplóides, que originam zangões. No entanto, com a recente descoberta dos RNAs pequenos, incluindo microRNAs, o conhecimento sobre o controle da expressão gênica mudou dramaticamente. MicroRNAs (miRNAs) regulam a expressão gênica atuando tipicamente a nível pós-transcricional através do pareamento entre a sequência seed do miRNA (nucleotídeos 2-8 na extremidade 5') e a sua sequência complementar presente na região 3' não traduzida do mRNA alvo. Neste contexto, surge a nossa pergunta: "Os miRNAs estão envolvidos na regulação da expressão gênica que desencadeia a ativação ovariana em operárias órfãs e, quais são os genes regulados por esses miRNAs?" Para começar a responder essa questão, 5 bibliotecas de miRNAs e de mRNAs (transcriptomas) de ovários ativados e inativos abelhas operárias A. mellifera, criadas em diferentes condições ambientais, foram sequenciadas e já estão sendo analisadas para posterior validação dos resultados. Desses resultados, selecionaremos alguns miRNAs para centrar nossos estudos de acordo com a representatividade de cada um deles dentro de suas bibliotecas em questão. Com isso, pretendemos entender mais profundamente as instruções transmitidas pelo genoma para a regulação gênica durante o processo de ativação ovariana existente em abelhas operárias de A. mellifera.