Fisiologia molecular e evolução de uma nova via de estabilização do desenvolvimento

Resumo

Durante seu desenvolvimento, os organismos são capazes de se proteger contra perturbações ambientais intrinsecas e extrínsecas, garantindo a estabilidade no desenvolvimento. A resposta contra perturbações pode envolver ajustes ficiológicos, temporais ou comportamentais no programa de desenvolvimento. Os processos envolvidos na estabilização do desenvolvimento foram bem estudadas em Drosophila. Por exemplo, se um crescimento descoordenado é induzido nos discos imaginais em larvas de Drosophila melanogaster, ocorre um atraso na metamorfose, permitindo que os discos danificados tenham um tempo extra para recuperação. Isso permite que o indivíduo com dano tecidual possa ainda atingir o tamanho e proporção específicos de sua espécie. Mas as vias envolvidas no ajuste fino da coordenação de crescimento e tempo de desenvolvimento ainda são pouco compreendidas. Recentemente, um dos proponentes deste projeto juntamente com outros pesquisadores identificou um peptídeo que foi nomeado de "Drosophila insulin-like peptide 8" (Dilp8). Este peptídeo responde ao crescimento descoordenado de tecidos imaginais e atrasa o início da metamorfose através da inibição da biossíntese do hormônio da muda, a ecdisona. O mecanismo de inibição é ainda desconhecido. A perda de dilp8 leva a um aumento da assimetria intra-individual e resulta em indivíduos com intervalos de variação no tamanho e tempo de maturação maiores que a média da espécie. Assim, Dilp8 tem um papel central no sistema de comunicação mediando os ajustes que levam a estabilização do desenvolvimento em Drosophila. Nossas análises preliminares indicam que Dilp8 teve origem no ancestral comum de Brachycera (moscas) há cerca de 180 milhões de anos. Como ocorre a sinalização de crescimento anormal de discos imaginais em outros insetos (como os mosquitos) na ausência de Dilp8, ainda é uma questão sem respostas. Além disso, ainda é desconhecido o nível de conservação das respostas da via completa de sinalização do Dilp8 e quais são as respostas neuroendócrinas ao dano tecidual após a ativação de Dilp8. Como ponto de partida para entender como a via de estabilização do desenvolvimento evoluiu, propomos uma combinação de genética molecular, bioinformática, genômica funcional, ensaios bioquímicos e abordagens de evo-devo (evolução e desenvolvimento) para estudar uma espécie de Nematocera e duas espécies chave de Brachycera. Esperamos identificar a via ancestral responsável pela coordenação de crescimento e tempo de desenvolvimento antes do surgimento de Dilp8. Outro objetivo é entender a função Dilp8 como um fator de indução de atraso no desenvolvimento. Nossos resultados deverão permitir o desenvolvimento de novas hipóteses acerca dos mecanismos fisiológicos envolvidos na coordenação do desenvolvimento dos tecidos e da evolução de novas vias de sinalização. (AU)