Análises transcricionais de genes candidatos à determinação de castas de abelhas melíferas (Apis mellifera L.)

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Peruzzolo, Marina Carvalho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Apis mellifera; Caste differentiation; Diferenciação de castas; Expressão gênica; Gene expression; Morte celular programada; Ovário; Ovary; Programmed cell death
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17136/tde-06052022-145312/

As abelhas Apis mellifera são caracterizadas, principalmente, por sua organização social avançada, na qual as rainhas, operárias e zangões são morfologicamente distintos e desempenham funções especificas na colmeia. A rainha e zangão são responsáveis pela reprodução, enquanto as operárias realizam as demais tarefas de manutenção da colônia e cuidado parental. Apesar de morfologicamente e funcionalmente distintas, rainhas e operárias não diferem geneticamente, sendo a qualidade da dieta fornecida à larva o principal estímulo que promove a diferenciação das suas características morfologicamente distintas. O polifenismo apresentado se deve, em parte, a fatores epigenéticos, como a metilação do DNA e RNAs não codificantes, que afetam e, em consequência, alteram a expressão de genes chave aos processos de diferenciação celular e morte celular programada. Uma das principais características morfológicas distinta entre as castas é o sistema reprodutor, as rainhas plenamente desenvolvem os seus ovários, enquanto os ovários das operárias passam por um processo de morte celular programada, garantindo assim o monopólio reprodutivo das rainhas. Com a proliferação celular dos ovários durante o estágio larval, as rainhas adultas chegam a possuir 200 ovaríolos por ovário, apresentando a capacidade de colocar, aproximadamente, mil ovos por dia. Já as operárias, após o processo de morte celular nos ovários na fase larval, quanto adultas possuem apenas entre 2 e 20 ovaríolos por ovário, o qual é facultativamente inativo. O objetivo deste trabalho foi quantificar os níveis de transcritos de genes candidatos, especialmente epigenéticos, para o desenvolvimento ovariano casta-específico em larvas de rainhas e operárias. Os resultados obtidos mostraram que os níveis de transcritos dos genes lncov1 e Tudor-SN nos ovários larvais de operárias coincidem com a fase expressiva da morte celular programada no estágio L5F3. Já os genes lncov2 e fringe apresentaram picos de expressão na fase anterior (L5F1), mas com direcionalidade oposta, sendo que lncov2 é mais expresso em rainhas, e fringe em operárias. É importante enfatizar que a fase L5F1 marca bem o início da morte celular programada. Interessantemente, lncov2 encontra-se hospedado em um intron de fringe, indicando assim que o lncRNA lncov2 atua como repressor da sua expressão. A expressão do gene Hdac4, a histona desacetilase mais expressa em larvas de abelhas, não foi diferente entre rainhas e operárias, sugerindo que a expressão diferencial observada em amostras do corpo inteiro deve ser oriunda de células de outros tecidos cuja expressão é casta-específica, potencialmente o cérebro e/ou corpo gorduroso. Apesar de experimentos prévios indicarem que o knockdown da DNA metiltransferase 3 (DNMT3) resulta no desenvolvimento de ovários queen-like, o gene não se apresentou como diferencialmente expresso entre as castas, mas o gene Hdac4 apresentou um pico de expressão marcante no início do quinto instar larval. Para outro gene, Anarchy, fator chave para esterilidade em operárias adultas, encontramos que sua expressão em larvas é maior nos ovários de operárias no estágio em que ocorre morte celular programada (L5F3). Também analisamos o gene Krüppel-homolog 1 (Kr-h1), sendo este um fator de transcrição de resposta imediata ao hormônio juvenil, o qual apresenta importante papel no desenvolvimento das castas, promovendo a diferenciação dos ovários nas rainhas, observamos expressão significativa nos ovários de operárias na fase L5F3. Por fim, Egfr, outro gene de interesse quantificado, não apresentou expressão ovariana casta-específica. Com este trabalho identificamos genes potencialmente implicados no desenvolvimento diferencial dos ovários, fornecendo um conjunto de dados para futura validação funcional.