Investigação da funcionalidade de genes de mosquitos vetores de patógenos

Resumo

A contemporânea profusão de dados descritivos de genomas de insetos de interesse médico têm reforçado a demanda por conhecimento da função de seus genes. A investigação da funcionalidade genética de mosquitos vetores de patógenos tem recebido particular atenção pois podem auxiliar métodos de controle vetorial e elaboração de mosquitos geneticamente modificados. Neste contexto, propomos o estudo de dois mecanismos gênicos centrais da fisiologia reprodutiva de mosquitos-vetores da família Culicidae: os genes lacase 2 e grauzone. Como modelos biológicos, serão usadas duas das espécies de mosquitos de maior relevância epidemiológica no mundo: Aedes aegypti, vetor de vírus Dengue e Chikungunya e Culex quinquefasciatus, vetor do vírus WNV e de filárias. Operacionalmente, esta proposta visa dar subsídios a dois projetos de mestrado recém-iniciados neste grupo de pesquisa (Processos FAPESP 2013/26017-7 e 2013/26014-8). Coerentemente, os objetivos, o delineamento experimental e os resultados esperados daqueles projetos estão, em sua essência, reproduzidos na presente proposta. Apresentamos já aqui resultados preliminares que demonstram a viabilidade da proposta, a qual está organizada em dois subprojetos: 1)Subprojeto "Caracterização expressional do gene lacase 2 em Aedes aegypti"Descreveremos quantitativamente o perfil de expressão do gene da lacase 2 em Aedes aegypti, bem como os efeitos que seu silenciamento em fêmeas pode ter sobre a viabilidade/sobrevivência dos ovos.O gene codificante da enzima lacase 2 função majoritária na esclerotinização dos ovos e da cutícula corporal de insetos. Quando a expressão do gene lacase 2 é silenciada em adultos de Aedes albopictus (um congênere de Ae. aegypti) suas fêmeas produzem ovos hialinos e inviáveis. Em teoria, este é um bom gene-candidato à manipulação para produzir mosquitos geneticamente modificados destinados a controle biológico. O gene homólogo à lacase 2 já foi sequenciado no genoma de Ae. aegypti, que é o principal vetor do vírus Dengue no Brasil. Apesar do cenário promissor, eeste gene ainda não foi submetido a estudos funcionais na espécie. O proposta abordagem experimental relativa ao gene lacase 2 promete reduzir esta lacuna do conhecimento.2)Subprojeto "Influência do gene grauzone na aptidão reprodutiva de Culex quinquefasciatus infectado por Wolbachia". Testaremos se a expressão do gene homólogo ao grauzone é diferencial entre mosquitos Cx. quinquefasciatus neotropicais infectados e não-infectados pela bactéria endossimbionte Wolbachia. Testaremos também se o silenciamento deste gene em fêmeas infectadas promove alterações dos padrões de fitness e incompatibilidade citoplasmática (IC) do mosquito. Sabe-se que a bactéria pode suprimir ou estimular a expressão gênica do hospedeiro de forma a produzir ambiência favorável à sua manutenção como endossimbionte. Devido a esse potencial manipulador, Wolbachia tem sido testada como "ferramenta" para controle populacional de insetos vetores de parasitas. O mosquito Cx. quinquefasciatus, um importante vetor de diversos patógenos que atingem humanos, encontra-se naturalmente infectado por Wolbachia na região Neotropical. Nosso grupo de pesquisa demonstrou que a presença da bactéria altera o fitness do mosquito, promovendo incompatibilidade citoplasmática, alterações temporais na ovogênese, e alterações na fecundidade e fertilidade reprodutivas. Sabe-se que o gene grauzone de Cx. quinquefasciatus, regulador dos ciclos celulares da ovogênese e espermatogênese, tem sua expressão alterada pela ação de Wolbachia. No entanto, no modelo Wolbachia-Cx. quinquefasciatus neotropical, as bases gênicas dos fenótipos "fitness alterado" e IC ainda permanecem desconhecidas. Investigar esta questão como pretendemos aqui, responderá se o gene grauzone influencia o fitness do mosquito e é etapa imprescindível para eventual desenvolvimento de controle biológico de Cx. quinquefasciatus que inclua Wolbachia e o gene grauzone. (AU)