Organização e evolução da família gênica carboxilesterase em artrópodes

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Torres, André Luiz Quintanilha
• Orientador(a): Schama, Renata, Mesquita, Rafael Dias
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Link de acesso: https://arca.fiocruz.br/handle/icict/12266
• topic: Carboxilesterase/classificação; Artrópodes/fisiologia; Resistência a Inseticidas; Controle de Insetos; Filogenia

A família gênica das carboxilesterases (CCEs) é muito diversa e, em insetos, está dividida em três principais classes. Duas classes, Detoxificantes e Processamento de hormônios e feromônios, contêm genes majoritariamente catalíticos envolvidos com o metabolismo de xenobióticos e degradação de moléculas de hormônios que sinalizam processos importantes como a ecdise. No entanto, alguns destes genes já foram implicados na resistência a organofosforados (OP) e carbamatos (CX) em diversas espécies artrópodes. A classe Desenvolvimento neuronal contém genes não catalíticos, com exceção do codificante para a enzima acetilcolinesterase que é alvo de OP e CX. Este gene também já foi implicado na resistência a inseticidas por insensibilidade do sítio alvo. Isso faz com que essa família seja importante no monitoramento e controle de insetos vetores e pragas agrícolas. Todos os membros possuem o domínio COesterase que é caracterizado pela dobra alfa/beta hidrolase que posiciona os três resíduos da tríade catalítica (Ser-Glu-His ou Ser-Asp-His) no fundo da cavidade de ligação com o substrato. Estes genes evoluíram por duplicação, em sua maioria por recombinação desigual, e por isso as cópias tendem a ficar dispostas em clusters no genoma. Nesse trabalho foram identificados 1299 CCEs homólogas em 36 espécies (33 de insetos) e foi observada uma média de 36 sequências por espécie. Ixodes scapularis (71) e P. humanus (17) possuem o maior e o menor número de CCEs, respectivamente. Outros vetores, como Cu. quinquefasciatus e Ae. aegypti, também apresentaram número acima da média. Os himenópteros possuem um um número menor de sequências em relação à média, exceto N. vitripennis. Sessenta e um por cento das sequências possuem os três resíduos catalíticos, 56% são secretadas, 34% intracelulares e 10% mitocondriais Regiões transmembranares foram encontradas em 27% das sequências. No total foram identificados 39 clados e, como esperado, em alguns casos, com o aumento da amostragem não houve suporte estatístico corroborando a classificação proposta por Oakeshott e colaboradores em 2010. A maior diferença em relação à classificação anterior foi observada para a classe Detoxificante. Esta possui clados contendo proteínas de espécies de uma mesma ordem taxonômica e não relacionadas funcionalmente, indicando que as duplicações ocorreram dentro das diferentes linhagens. Nessa classe, a maioria dos genes possui a tríade Ser-Glu-His e é endereçado para as três localizações celulares. Na classe Processadoras de hormônios e feromônios, as JHE também parecem ter evoluído independetemente em cada linhagem de inseto pois em lepidóteros, dípteros e hemípteros estes genes ficam em clados distintos. Na classe Desenvolvimento neuronal, diferente das outras duas, um número menor de duplicações gênicas para cada espécie é encontrado. Nesta classe, a presença de regiões associadas com o ancoramento na membrana em alguns membros sugere que houve fusão entre domínios transmembranares e o domínio COesterase ao longo da história evolutiva. Os resultados mostram que a classificação funcional é aplicável apenas para a classe Desenvolvimento neuronal. Para as outras duas classes os genes dentro das diferentes linhagens taxonômicas são mais próximos filogeneticamente indicando que a evolução da funcionalidade ocorreu separadamente em cada linhagem