Desvendando os segredos dos embriões de insetos vetores e pragas

Artigos de pesquisadores do Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade-NUPEM-UFRJ-Macaé são publicados em revistas de alto impacto e encontram novos alvos para controle de insetos.

Os insetos representam uma vasta gama da biodiversidade do nosso planeta, com papéis que variam desde a polinização das plantas, essencial para nossos ecossistemas, até grandes prejuízos econômicos, agindo como pragas agrícolas ou vetores de doenças. Um dos processos mais desconhecidos da vida dos insetos é o desenvolvimento do embrião, que ocorre dentro de ovos, revestidos por estruturas muitas vezes coloridas e impermeáveis que constituem a casca do ovo, o córion.

Poucos estudos conseguiram visualizar como o embrião se desenvolve no interior destes ovos, particularmente daqueles insetos não-modelo, isto é, não comumente estudados no mundo. Na última semana, dois artigos envolvendo o grupo do Professor Rodrigo Nunes da Fonseca (Cientista do Nosso Estado-FAPERJ) do Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade-NUPEM-UFRJ-Macaé foram capazes de avançar na compreensão do controle molecular e celular do desenvolvimento embrionário de diversos insetos, incluindo uma praga de estocagem, o besouro Tribolium castaneum, e um vetor da doença de Chagas, o barbeiro Rhodnius prolixus.

No primeiro artigo, publicado na respeitada revista eLIFE, a partir da colaboração de autores de universidades de todo mundo, foi identificada uma via de sinalização, isto é um conjunto de proteínas que são essenciais para mudar a forma de células do embrião de besouros e de outros insetos, como grilos e percevejos. Ao filmar embriões cuja atividade desta via de sinalização estava diminuída, o grupo observou que suas células não mudavam de forma e que os embriões não se desenvolviam (Figura 1). Logo, o papel desta via de sinalização na mudança de forma das células parece ser conservado por pelo menos 300 milhões de anos de evolução dos insetos e mecanismos similares podem operar no desenvolvimento embrionário de vertebrados, como nós, humanos.

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Figura 1: (A-H) Imagens de vídeos de embriões de insetos controle ou wildtype ou cuja expressão da via de sinalização de Fog foi diminuída (Tc-cta KD). (J-M´)

É possível observar diferenças na forma e na migração das células a partir da diminuição da expressão de membros da via de Fog levando a morte dos embriões. Adaptado a partir da figura presente em eLIFE.

 

Introduzindo um novo modelo para estudos de embriogênese em insetos, o barbeiro vetor da doença de Chagas Rhodnius prolixus, os pesquisadores do Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade, NUPEM-UFRJ Macaé, em parceria com pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas da UFRJ e da Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF) foram capazes de identificar novas moléculas peculiares e essenciais para o desenvolvimento deste inseto. Este segundo artigo, publicado na revista Frontiers in Ecology and Evolution, teve como primeira autora do estudo, a egressa do Programa de Produtos Bioativos e Biociências (PPG-PRODBIO da UFRJ-Macaé) Vitória Tobias-Santos, atualmente realizando seu doutorado no Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon, França. A partir de método pioneiro no mundo de visualização do local da expressão de RNAs em embriões do vetor da doença de Chagas (Figura 2), o grupo identificou um gene com características bastante interessantes, um gene poli-cistrônico. Normalmente, em organismos complexos como os animais, um RNA-mensageiro é mono-cistrônico, isto é, codifica uma única proteína contendo centenas de aminoácidos. O gene milli-pattes, identificado no presente estudo é poli-cistrônico, ou seja, ao invés de codificar uma única proteína, codifica pelo menos quatro peptídeos pequenos, alguns com apenas uma dezena de aminoácidos. Pelo menos um destes peptídeos é específico e apareceu na evolução de hemípteras (cigarras, percevejos, pulgões e cochonilhas), conforme demonstrado por Diego Guerra-Almeida, co-autor do estudo e também egresso do mesmo Programa de Pós-Graduação de Macaé. Estudos de diminuição da expressão de mlpt levaram a morte da maior parte dos embriões e os poucos indivíduos que conseguiram se desenvolver, demonstraram um número alterado de pares de pernas,às vezes duas, às vezes quatro, ao contrário do padrão normal de três pares de pernas (Figura 3). Ainda assim, mesmo estes indivíduos que sobrevivem com múltiplas pernas, em francês milli-pattes, não conseguem fazer muda após sua alimentação com sangue e morrem. Como este gene mlpt é requerido em diferentes momentos da vida do barbeiro e um possível mecanismo de ação deste fator é descrito pelo artigo, mlpt pode ser considerado um novo alvo para o controle de insetos vetores.   

Assim, estes dois trabalhos demonstram o potencial do investimento continuado, realizado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJ (FAPERJ) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) a partir do Instituto Nacional em Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular no processo de desenvolvimento de ciência no Interior do Estado do Rio de Janeiro. Estes trabalhos extremamente importantes atestam o potencial de geração de conhecimento e inovação dos alunos e professores de pós-graduações localizadas no Interior do Estado do Rio de Janeiro, que por terem sido criadas nos últimos dez anos ainda não possuem a excelência dos grandes centros e têm sido penalizadas e ameaçadas com os recentes cortes de bolsas de mestrado e doutorado da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior para Cursos de Pós-Graduação conceito 3 e 4 , embora já possuam convênios e interações internacionais com diversas instituições de pesquisa de outros países.

 

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 Figura 2: (A-N) Expressão (RNA-mensageiro) do gene mlpt em embriões do babeiro Rhodnius prolixus.

Adaptado a partir da figura presente em Frontiers in Ecology and Evolution,

 

 

 

 

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Figura 3: (A-B) Imagens de ninfas de primeiro estágio de Rhodnius prolixus. (A) Ninfa normal com três pares de pernas. (B) Ninfas que tiveram a expressão de mlpt diminuída morreram logo após conseguirem sair da casca do ovo. Destacado a fusão das pernas e mudanças nas estruturas das mesmas. L1-L3 – Pernas 1 a 3. Ts -tarso, Tb- tíbia, C- garra. Adaptado a partir da figura presente em Frontiers in Ecology and Evolution.

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