Dinâmica do exoesqueleto

21/07/2011

Por Fábio de Castro
Agência FAPESP – Formado pela epiderme e pelo exoesqueleto, o tegumento dos insetos é um dos principais responsáveis pelo sucesso evolutivo e pela megadiversidade desse grupo de organismos.
Um estudo realizado com abelhas por um grupo de cientistas da Universidade de São Paulo (USP) ampliou o conhecimento a respeito da influência exercida sobre os genes cuticulares pelos dos hormônios ecdisteróides – que controlam a ecdise, o processo de mudança do exoesqueleto ao longo do desenvolvimento do inseto.
O trabalho, publicado na revista PLoS One, foi realizado no âmbito do Projeto Temático Genômica funcional de Apis mellifera: busca de novos genes e redes funcionais no contexto do desenvolvimento, da diferenciação de castas e da reprodução , financiado pela FAPESP e coordenado pela professora Zilá Simões, do Laboratório de Biologia do Desenvolvimento de Abelhas (LBDA) da USP em Ribeirão Preto (SP).
Há cerca de 10 anos, uma linha de pesquisas do LBDA, coordenada pela professora Márcia Bitondi, busca compreender o cenário ontogenético da formação e diferenciação do exoesqueleto dos insetos, utilizando a abelha Apis mellifera como modelo biológico.
Bitondi coordena o projeto Genética molecular e regulação hormonal da diferenciação do exoesqueleto no inseto-modelo Apis mellifera , apoiado pela FAPESP na modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular.
Além de Bitondi e Simões, participaram do artigo Michelle Soares e Fernanda Silva-Torres, como primeiras autoras, e Moysés Elias-Neto e Francis Nunes, como colaboradores. Elias-Neto e Nunes têm bolsas da FAPESP de doutorado e pós-doutorado, respectivamente.

Estudo realizado com abelhas por grupo da USP amplia conhecimento sobre relação entre genes e hormônios que controlam processo de mudança do exoesqueleto dos insetos. Trabalho foi publicado na PLoS One (Foto: National Biological Information Infrastructure)

No artigo, o grupo investigou a influência dos hormônios ecdisteróides na regulação da expressão de genes cuticulares. “A reconstrução cíclica da cutícula durante o crescimento e a metamorfose dos insetos envolve uma complexa rede entre a ação de enzimas e a síntese de proteínas estruturais. Todo o processo está sob o controle de ecdisteróides, que atuam como verdadeiros regentes do desenvolvimento”, disse Bitondi à Agência FAPESP.
De acordo com a pesquisadora, no trabalho, o estudo de genes cuticulares codificadores das proteínas estruturais Tweedle e da enzima Peroxidase confirmou a relação entre níveis hormonais, expressão gênica e maturação da cutícula durante o ciclo de muda do exoesqueleto.
“Foi realizada a análise tanto de transcritos de RNA mensageiro como de proteínas em diferentes fases do desenvolvimento e em distintas regiões do corpo da abelha, o que permitiu uma visão geral dos padrões temporal e espacial de expressão gênica”, afirmou.
Segundo Elias-Neto, a equipe do laboratório já havia levantado em trabalhos anteriores outras proteínas estruturais e outras enzimas que participavam do processo de diferenciação do tegumento.
Ao identificar a participação do gene que codifica as proteínas estruturais da cutícula e o que codifica a enzima Peroxidase, o grupo, que tem foco em biologia do desenvolvimento, dá mais um passo para compreender como se dá a formação do exoesqueleto dos insetos.
“Após incluir os novos personagens moleculares ao conjunto de componentes cuticulares já investigados anteriormente pelo grupo, nosso próximo desafio será relacionar a dinâmica da ontogênese do exoesqueleto às complexas particularidades da vida social das abelhas”, disse Elias-Neto.

Segundo ele, ao longo do desenvolvimento das abelhas, a oscilação das taxas hormonais é que coordena os padrões de expressão dos genes. O diferencial do trabalho, segundo ele, é o fato de relacionar todo o contexto do desenvolvimento do exoesqueleto às especificidades de um inseto social.
De acordo com Nunes, a grande contribuição dessa linha de pesquisa no cenário científico internacional consiste justamente em desvendar semelhanças e diferenças da formação do exoesqueleto entre insetos sociais e não-sociais.

“Isso abre uma grande margem para novos estudos. As perguntas agora passam a se dirigir para as diferenças entre os tegumentos do insetos sociais e os dos que não são sociais”, disse.
O artigo Ecdysteroid-dependent expression of the tweedle and peroxidase genes during adult cuticle formation in the honey bee, Apis mellifera pode ser lido gratuitamente em PLoS One