From genes to traits: a functional genomic study on the New World Screwworm fly, Cochliomyia hominivorax (Diptera: Calliphoridae) = De genes à fenótipos: um estudo de genômica funcional na Mosca-da-bicheira, Cochliomyia hominivorax (Diptera: Calliphoridae)

Autor(es)

Daniel Fernando Paulo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2019-12-11

Membros da banca

Ana Maria Lima de Azeredo Espin; Marcelo Mendes Brandão; Carla Cristina Judice; Fernando Luis Cônsoli; Reinaldo Otávio Alvarenga Alves de Brito

• Orientador: Ana Carolina Martins Junqueira; Ana Maria Lima de Azeredo Espin

Resumo

Apesar da sua natureza destrutiva, insetos considerados pestes nos proporcionam uma oportunidade impar de investigar como a evolução opera para a emergência de novos comportamentos e a conquista de nichos ecológicos. Em especial, identificar as bases genéticas subjacentes a sua biologia parece ser a chave para revelar as rotas evolutivas que levaram à suas adaptações ecológicas. A mosca-da-bicheira, Cochliomyia hominivorax, é um modelo promissor para estudar essas questões em califorídeos (Diptera: Calliphoridae). Enquanto espécies filogeneticamente próximas preferencialmente depositam seus ovos em matéria orgânica em decomposição, C. hominivorax infesta e alimenta-se de tecidos vivos de vertebrados de sangue quente. Surpreendentemente, e em oposição a sua importância, estudos acerca das bases moleculares envolvidas na escolha por hospedeiros vivos em C. hominivorax têm sido amplamente negligenciados. A fim de superar essa barreira, neste trabalho desenvolvemos protocolos eficientes de mutagêneses e estabelecimento de mutantes da mosca-da-bicheira utilizando a ferramenta de edição genômica CRISPR/Cas9 (Capítulo 1). Mutações direcionadas foram introduzidas no gene yellow de C. hominivorax (ChY), resultando no fenótipo brown body (bwb), o qual permitiu avaliar eventos mutacionais induzidos por Cas9. Elevadas taxas mutagênicas foram alcançadas ao entregar altas concentrações de complexos pré-formados de Cas9-sgRNA em embriões da mosca-da-bicheira. Mutações também foram introduzidas em transformer (Chtra), um gene chave para o desenvolvimento feminino em califorídeos. Mutações em Chtra resultaram na masculinização de fêmeas de C. hominivorax, sugerindo que este gene poderá se tornar um potencial alvo em futuras estratégias de manejo baseados em genética nesta espécie. Sinalização e percepção parecem evoluir em sincronia para moldar os comportamentos mediados por quimiorrecepção. Assim como em outros insetos, a mosca-da-bicheira utiliza-se de odores para encontrar hospedeiros. Neste contexto, o olfato deve ter tido um papel fundamental na mudança de preferencia por hospedeiros na linhagem de C. hominivorax. Para testar essa hipótese, nós examinamos o Receptor Co-receptor Olfativo Orco na mosca-da-bicheira (Capítulo 2). Insetos detectam odores em ambientes complexos através da expressão de Receptores Olfativos (ORs) e Receptores Ionotrópicos (IRs). Orco é um co-receptor obrigatório para a função de todos ORs mas não para os IRs, permitindo com que comportamentos mediados pelo olfato possam ser estudados através da manipulação de um único gene. Orco em C. hominivorax (ChomOrco) é altamente conservado em Diptera, devido à forte pressões seletivas purificadoras. A expressão de ChomOrco é relacionada a diversos aspectos morfológicos e comportamentais da mosca-da-bicheira, sendo altamente representado nos apêndices olfativos da espécie. Uma linhagem mutante para ChomOrco foi gerada utilizando os métodos de CRISPR/Cas9 desenvolvidos anteriormente. Experimentos comportamentais revelaram que mutantes para ChomOrco não respondem aos odores associados aos comportamentos de busca por alimento e hospedeiros. Esses resultados sugerem que a via olfativa mediada pelos ORs está intimamente associada à escolha por hospedeiros, implicando que a evolução deve ter agido nestes genes para arquitetar a especificidade olfativa de C. hominivorax. Este estudo representa o início de uma investigação ainda maior que pretende desvendar as bases genéticas dessa extraordinária adaptação ecológica: De um organismo livre para um parasita obrigatório (AU)

• Processo FAPESP: 14/15042-3 - Análise do perfil de expressão de microRNAs em diferentes fases do desenvolvimento da Mosca da Bicheira Cochliomyia hominivorax (Diptera: Calliphoridae)
• Beneficiário: Daniel Fernando Paulo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado