Assinaturas genômicas da diversidade e da plasticidade no desenvolvimento fenotípico

Resumo

Uma das propriedades mais intrigantes do genoma é sua plasticidade em disparar programas genéticos alternativos em resposta a diferentes sinais moleculares ou fatores ambientais. Esta propriedade é crucial na diferenciação do zigoto em centenas de tipos celulares no desenvolvimento embrionário. A modulação da plasticidade do genoma é um processo biológico complexo que resulta da integração de diferentes níveis de regulação e de interações moleculares que acontecem na célula. Estudos de processos biológicos complexos como a plasticidade genômica no desenvolvimento se beneficiam de métodos da genômica integrativa e comparativa. Este projeto visa identificar os aspectos que conferem ao genoma capacidade para disparar programas genéticos alternativos em resposta a diferentes fatores ambientais. Para isto, será utilizado como modelo o desenvolvimento das abelhas eussociais em que um mesmo genoma é capaz de orientar a formação de uma rainha fértil ou de uma operária incapaz de se acasalar em resposta ao tipo e à quantidade de alimento recebido durante o desenvolvimento larval. Para identificar os aspectos genômicos relacionados com a plasticidade serão integrados dados de diferentes níveis de regulação, como sequências genômicas reguladoras (obtidas através do ATAC-seq) e o transcriptoma (RNA-seq). Esta abordagem será utilizada para reconstruir a rede reguladora do desenvolvimento dos ovários das abelhas eussociais Apis mellifera, Frieseomelitta varia e Melipona quadrifasciata que diferem quanto a capacidade reprodutiva. A comparação da rede reguladora do desenvolvimento dos ovários nas três espécies identificará as modificações nos módulos de regulação que permitiram o surgimento de ovários com capacidades reprodutivas diferentes. Estas diferenças incluem a total capacidade de ativação dos ovários em operárias de M. quadrifasciata, a ativação facultativa em operárias de A. mellifera e a esterilidade permanente em operárias de F. varia. As abelhas eussociais oferecem uma excelente oportunidade para desvendar a relação entre genoma, transcriptoma e fisiomorfologia porque tiveram seu genoma sequenciado e porque diferem quanto à plasticidade fenotípica dos ovários. Essa diversidade faz dos ovários um interessante modelo para compreender os aspectos genômicos e moleculares subjacente à plasticidade fenotípica e ao surgimento de novas fisiomorfologias. Além de fornecer elementos para a compreensão dos mecanismos reguladores que explicam a história evolutiva das abelhas, este projeto irá contribuir com (1) o estabelecimento de uma nova linha de pesquisa na instituição sede, intitulada Genômica integrativa e comparativa do desenvolvimento, (2) montagem de um meliponário e aquisição de equipamentos para a fundação de um novo grupo de pesquisa na instituição sede; (3) melhorias na anotação funcional do genoma das espécies A. mellifera, F. varia e M. quadrifasciata; (4) treinamento em genômica dos estudantes de graduação e pós-graduacão que participarem deste projeto. (AU)