Respostas transcriptômicas a dietas alternativas de cactos em Drosophila mojavensis (Drosophila)

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Dôres, Ana Carolina Pires [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Metabolismo; Cactofilia; Uso do hospedeiro; Grupo repleta; Metabolism; Cactus; Plant-host interaction; Drosophila
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/258138

As espécies cactófilas do grupo repleta (gênero Drosophila) são um exemplo notável de adaptação a ambientes áridos. Esses insetos toleram o estresse hídrico e os compostos químicos tóxicos produzidos por seus cactos hospedeiros que os habilitam a deter a herbivoria. Propõe-se que a especiação dentro do grupo ocorreu por meio de uma radiação adaptativa em resposta ao uso de novas espécies de cactos como sítios para alimentação e reprodução. Drosophila mojavensis, que ocupa o sudoeste dos Estados Unidos e México, faz parte dessa radiação. Suas quatro subespécies utilizam como hospedeiros primários diferentes tipos de cactos, dos quais o uso de espécies do gênero Opuntia constituem o estado de caráter ancestral e, o de cactos colunares, o estado derivado. Drosophila mojavensis wrigleyi, uma subespécie insular, utiliza o cacto palmado Opuntia litorallis. Por outro lado, as subespécies D. m. mojavensis, D. m. baja e D. m. sonorensis, embora capazes de utilizar Opuntia ssp., preferem cactos colunares, dos gêneros Stenocereus e Ferocactus. Os cactos do gênero Opuntia têm uma composição química menos complexa em comparação aos cactos colunares, que contêm maior quantidade de metabólitos secundários capazes de inibir o desenvolvimento das moscas. A capacidade de destoxificar ou metabolizar esses compostos é uma vantagem evolutiva na exploração de novos hospedeiros. Dados de transcriptoma de RNA-seq de larvas e de fêmeas adultas (cabeças) criados em meio de cultura à base de fubá-ágar foram analisados para identificar genes diferencialmente expressos (DEG) entre D. m. wrigleyi e as outras subespécies em relação a 128 genes associados à localização, aceitação e uso do hospedeiro. Os dois conjuntos de dados apresentaram maior proporção DEGs associados às etapas de metabolismo e destoxificação, como também em redes de interação Proteína-Proteína (PPI). Por outro lado, apresentaram diferenças quanto ao enriquecimento funcional: os termos GO associados ao metabolismo e destoxificação foram mais enriquecidos em larvas, e os associados à localização e aceitação do hospedeiro em cabeças. Variações nos padrões de expressão entre as subespécies e interações nas redes PPI, indicaram ser os genes Cyp18a1, Cyp12d1 e Cyp12e1, associados à destoxificação e ao metabolismo, bons candidatos a genes associados ao uso do hospedeiro. Essa hipótese foi testada por meio da quantificação da expressão gênica via RT-qPCR em larvas criadas em meios de cultura à base de Opuntia ficus-indica ou do cacto colunar Cereus hildmaniannus. A expressão gênica das subespécies, e de D. arizonae, em comparação à D. m. wrigleyi, adaptada a Opuntia spp., apresentou maior número de diferenças significativas quando em meio de cultura à base de Opuntia, com destaque para o gene Cyp12d1. Por outro lado, a exposição das linhagens ao meio de cultura à base Cereus hildmaniannus, um cacto colunar da América do Sul, provocou aumento significativo da expressão do gene Cyp12d1 nas três subespécies adaptadas ao uso dos colunares; do gene Cyp12e1 em D. m. baja e D. m. sonorensis; e do Cyp18a1 em D. m. sonorensis. A similaridade entre as subespécies adaptadas a cactos colunares pode ser explicada por suas adaptações associadas ao metabolismo e destoxificação de compostos tóxicos específicos de seus respectivos hospedeiros. Esses resultados revelam a plasticidade na expressão gênica associada à destoxificação em espécies que passaram por uma mudança de hospedeiro. Além disso, demonstram expressão constitutiva de genes específicos na presença de seus cactos hospedeiros primários e alternativos.