Ultraspiracle e diferenciação de castas em Apis mellifera - Barchuk, Angel Roberto (2004)
O hormônio juvenil (HJ) e os ecdisteróides, especialmente 20-hidroxiecdisona (20E), controlam muitos aspectos no desenvolvimento de insetos. Em insetos eusociais, estes hormônios estão diretamente envolvidos na diferenciação de castas alternativas. O HJ, ademais, modula o desenvolvimento e a evolução do comportamento de operárias adultas em Apis mellifera. Nesse trabalho, clonamos e sequenciamos o cDNA que codifica para Ultraspiracle de Apis mellifera (AmUsp) e analisamos a resposta de usp a ambos hormônios morfogenéticos. Amusp parece ser um gene de cópia simples que produz dois transcritos (~4 e 5kb) que são diferencialmente expressos no corpo do animal. AmUsp mostra maior similaridade respeito aos ortólogos de Locusta, Celuca e vertebrados do que aos do resto de insetos. Estas características e sua rápida resposta transcricional a HJ sugere que algumas funções do Usp de Apis mellifera podem depender de ligande. Por outro lado, usando RNAi testamos a resposta de vários genes à diminuição da expressão de usp durante o desenvolvimento pupal de operárias. Enquanto a expressão de vg não foi claramente alterada em pupas knock-down para usp (KDusp), os genes para a pro-fenoloxidase e para a esterase do HJ foram inibidos. De maneira interessante, a expressão de ftz-f1 (um receptor nuclear órfão) também foi diminuída em pupas KDusp, sugerindo a participação de Usp na regulação da expressão destes genes. Títulos baixos de HJ durante os últimos estágios do desenvolvimento larval foram sugeridos como os responsáveis por desencadear a morte celular programada em ovários de operárias, ao ponto tal que só uns poucos ovaríolos permanecem para formar parte do sistema reprodutivo destas fêmeas. Nós determinamos o perfil de expressão de usp nos ovários de rainhas e operárias durante os últimos estágios do desenvolvimento larval. Análises por RT-PCR semiquantitativa mostraram que o mRNA de usp segue de perto os títulos hemolinfáticos de HJ, e que os maiores níveis de expressão deste gene encontrados em L4 de rainhas se correspondem com títulos maiores deste hormônio. Porém, experimentos de imunofluorescência utilizando um anticorpo monoclonal contra Usp de Drosophila melanogaster, mostraram estruturas marcadas somente na região de formação de clasters nos ovaríolos de operárias se preparando para a metamorfose. Esta região corresponde ao centro de células germinativas onde ocorrem os mais evidentes eventos de morte celular. Este padrão de expressão de usp sugere sua participação nestes processos, sozinho, ou formando heterodímeros com outros fatores de transcrição. Estes dados e a resposta positiva de usp a altos títulos de HJ nos permitem começar a elaboração de um modelo conceitual da rede de expressão gênica promovida pelo HJ durante o desenvolvimento e diferenciação de castas de Apis mellifera.