Caracterização de genes dos receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs) relacionados à atratividade odorante em populações naturais de Culex quinquefasciatus do estado de Pernambuco
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) |
Texto Completo: | https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/56784 |
Resumo: | A percepção olfativa nos insetos é essencial para sua reprodução e sobrevivência em diferentes situações ambientais. Nestes organismos, os órgãos especializados na detecção de voláteis odorantes são as antenas. Aspectos comportamentais como a busca por parceiros para cópula e fontes de alimentação estão ligados à percepção olfativa. O objetivo deste estudo foi investigar em Culex quinquefasciatus genes que codificam para receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs), visando sua caracterização funcional. Para isso, foram realizados os seguintes passos: 1) Avaliação do padrão de expressão por RT-PCR em diferentes tecidos (antenas, patas de fêmeas, corpo de fêmea sem cabeça e sem patas, corpo de macho inteiro e larva em estádio L4) e RT-qPCR em 3 estados fisiológicos de fêmeas de mosquito (pós-emergência, pós-cópula e pós-alimentação sanguínea); 2) Análise transcriptômica de antenas de fêmeas de C. quinquefasciatus via RNASeq comparando a colônia de laboratório (CqSLab) e população de campo após a cópula; 3) Caracterização da diversidade genética de genes ORs e OBPs, via sequenciamento de DNA, para avaliar possível efeito de seleção natural sobre estes genes; e 4) Identificação da fonte alimentar preferencial de fêmeas da espécie em cinco municípios do estado de Pernambuco. Os genes ORs e OBPs foram selecionados com base na literatura. Os resultados da RT-PCR mostraram que todos os 17 genes investigados são expressos em antenas de fêmeas, cinco destes foram exclusivos deste tecido (CquiOR2, CquiOR64, CquiOR93, CquiOBP11 e CquiOBP16). Quanto a expressão diferencial por RT-qPCR, 6 genes (CquiOBP2, CquiOBP5, CquiOBP10, CquiOBP11, CquiOR2 e CquiOR93) foram avaliados, juntamente ao gene 18S. A expressão dos genes CquiOBP5 e CquiOBP10 foi significativamente diferente entre os estados pós-cópula e pós-alimentação sanguínea nas fêmeas de CqSLab (p<0,05). Nossos resultados sugerem especialização da função dos genes estudados e divergência no padrão de expressão de mosquitos de campo em comparação aos mosquitos de laboratório e, portanto, demonstra a necessidade de ter cautela na interpretação de dados de estudos apenas com colônias de laboratório. A análise do transcriptoma revelou um panorama de 680 genes com expressão diferencial (ED) em antenas de fêmeas pós-cópula entre campo e CqSLab, havendo vários genes envolvidos com a detecção olfativa, dentre eles CquiOBP10, que também se destacou na RT-qPCR como gene mais expresso em antenas de fêmeas de campo. Os dados de diversidade genética revelaram elevado número de haplótipos raros para todos os genes e populações. Os testes de AMOVA corroboraram isso e mostraram que a diversidade genética está concentrada em nível intrapopulacional. O padrão de evolução molecular foi diferente entre os genes estudados e o efeito da seleção natural sobre eles foi divergente. Quanto à caracterização da preferência alimentar da espécie, observou-se predominância de repasto sanguíneo em humanos (76,99%), demonstrando alta antropofilia destas populações. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram achados de grande relevância sobre os genes olfatórios estudados, e abre possibilidades para o desenvolvimento de novos estudos que permitam um melhor entendimento do papel da diversidade global, frequência e distribuição das variantes dos genes olfatórios, podendo impactar no desenvolvimento de novos repelentes ou atraentes de armadilhas de mosquitos. |
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Santos, Suzane Alves dosBarbosa, Rosângela Maria RodriguesMelo, Tatiany Patrícia Romão Pompílio deLeal, Walter Soares LealAyres, Constância Flávia JunqueiraSales, Kamila Gaudêncio da SilvaSilva, Norma Machado daOliveira, Cláudia Maria Fontes deMelo, Fábio Lopes deAyres, Constância Flávia Junqueira2023-01-31T14:06:13Z2023-01-31T14:06:13Z2022SANTOS, Suzane Alves dos. Caracterização de genes dos receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs) relacionados à atratividade odorante em populações naturais de Culex quinquefasciatus do estado de Pernambuco. 2022. 157 p. Tese, (doutorado)-Instituto Aggeu Magalhães, Fundação Oswaldo Cruz, Recife, 2022.https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/56784A percepção olfativa nos insetos é essencial para sua reprodução e sobrevivência em diferentes situações ambientais. Nestes organismos, os órgãos especializados na detecção de voláteis odorantes são as antenas. Aspectos comportamentais como a busca por parceiros para cópula e fontes de alimentação estão ligados à percepção olfativa. O objetivo deste estudo foi investigar em Culex quinquefasciatus genes que codificam para receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs), visando sua caracterização funcional. Para isso, foram realizados os seguintes passos: 1) Avaliação do padrão de expressão por RT-PCR em diferentes tecidos (antenas, patas de fêmeas, corpo de fêmea sem cabeça e sem patas, corpo de macho inteiro e larva em estádio L4) e RT-qPCR em 3 estados fisiológicos de fêmeas de mosquito (pós-emergência, pós-cópula e pós-alimentação sanguínea); 2) Análise transcriptômica de antenas de fêmeas de C. quinquefasciatus via RNASeq comparando a colônia de laboratório (CqSLab) e população de campo após a cópula; 3) Caracterização da diversidade genética de genes ORs e OBPs, via sequenciamento de DNA, para avaliar possível efeito de seleção natural sobre estes genes; e 4) Identificação da fonte alimentar preferencial de fêmeas da espécie em cinco municípios do estado de Pernambuco. Os genes ORs e OBPs foram selecionados com base na literatura. Os resultados da RT-PCR mostraram que todos os 17 genes investigados são expressos em antenas de fêmeas, cinco destes foram exclusivos deste tecido (CquiOR2, CquiOR64, CquiOR93, CquiOBP11 e CquiOBP16). Quanto a expressão diferencial por RT-qPCR, 6 genes (CquiOBP2, CquiOBP5, CquiOBP10, CquiOBP11, CquiOR2 e CquiOR93) foram avaliados, juntamente ao gene 18S. A expressão dos genes CquiOBP5 e CquiOBP10 foi significativamente diferente entre os estados pós-cópula e pós-alimentação sanguínea nas fêmeas de CqSLab (p<0,05). Nossos resultados sugerem especialização da função dos genes estudados e divergência no padrão de expressão de mosquitos de campo em comparação aos mosquitos de laboratório e, portanto, demonstra a necessidade de ter cautela na interpretação de dados de estudos apenas com colônias de laboratório. A análise do transcriptoma revelou um panorama de 680 genes com expressão diferencial (ED) em antenas de fêmeas pós-cópula entre campo e CqSLab, havendo vários genes envolvidos com a detecção olfativa, dentre eles CquiOBP10, que também se destacou na RT-qPCR como gene mais expresso em antenas de fêmeas de campo. Os dados de diversidade genética revelaram elevado número de haplótipos raros para todos os genes e populações. Os testes de AMOVA corroboraram isso e mostraram que a diversidade genética está concentrada em nível intrapopulacional. O padrão de evolução molecular foi diferente entre os genes estudados e o efeito da seleção natural sobre eles foi divergente. Quanto à caracterização da preferência alimentar da espécie, observou-se predominância de repasto sanguíneo em humanos (76,99%), demonstrando alta antropofilia destas populações. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram achados de grande relevância sobre os genes olfatórios estudados, e abre possibilidades para o desenvolvimento de novos estudos que permitam um melhor entendimento do papel da diversidade global, frequência e distribuição das variantes dos genes olfatórios, podendo impactar no desenvolvimento de novos repelentes ou atraentes de armadilhas de mosquitos.Olfactory perception in insects is essential for its reproduction and survival in different environmental situations. In these organisms, the organs specialized in the detection of odorant volatiles are the antennae. Behavioral aspects, such as the search for mating partners and for blood sources, are linked to olfactory perception. The aim of this study was to investigate in C. quinquefasciatus genes coding for olfactory receptors (ORs) and odorant binding proteins (OBPs), aiming at their functional characterization. For this, the following steps were performed: 1) Evaluation of the expression pattern by RT-PCR in different tissues (antennae, female legs, female body without head and legs, complete male body and larvae in L4) and RT-qPCR in 3 physiological states (post-emergence, post-mating and post-blood feeding); 2) Transcriptomic analysis of C. quinquefasciatus female antennae via RNASeq, comparing laboratory colony (CqSLab) and field population post-mating; 3) Characterization of the genetic diversity of ORs and OBPs genes, via DNA sequencing, to evaluate a possible effect of natural selection on these genes; and 4) Identification of the host preference of females of the species in five municipalities in the state of Pernambuco. ORs and OBPs genes were selected based on literature. The RT-PCR results showed that all 17 genes investigated were detected in female antennae, five were unique to this tissue (CquiOR2, CquiOR64, CquiOR93, CquiOBP11 and CquiOBP16). In the study of differential expression by RT-qPCR 6 genes (CquiOBP2, CquiOBP5, CquiOBP10, CquiOBP11, CquiOR2 and CquiOR93) were evaluated, using the 18S gene. The expression of CquiOBP5 and CquiOBP10 was significantly different between the post-mating and post blood-feeding samples of CqSLab females (p<0.05). Our results suggest specialization of the function of the genes studied and divergence in the expression pattern of field mosquitoes compared to CqSLab mosquitoes, and therefore, caution should be exercised in the interpretation of data from laboratory mosquito studies. The transcriptome revealed a panorama of 680 genes with differentiated expression (ED) in antennae of post-mating females between the field and the CqSLab, with several genes involved with olfactory detection, including CquiOBP10, which also stood out in RT-qPCR as the gene most expressed in antennae of field females. Genetic diversity data revealed a high number of rare haplotypes for all genes and populations. AMOVA tests corroborated this and showed that genetic diversity is concentrated at an intrapopulation level. The pattern of molecular evolution and the effect of natural selection was divergent on these genes. Regarding the characterization of the host preference, there was a predominance of blood meals in humans (76.99%), demonstrating a high anthropophily of these populations. Our results demonstrate relevant findings about olfactory genes studied, encouraging the development of other studies that can bring a better understanding of the role of global diversity, frequency and distribution of olfactory gene variants that can impact the development of new repellents or mosquito trap attractants.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil.porReceptores odorantesCulexProteínas de insetosPercepção OlfatóriaAntenas de artrópodesReação em Cadeia da PolimeraseVariação Genéticaodorant receptorsCulexinsect proteinsOlfactory Perceptionarthropod antennaePolymerase Chain ReactionGenetic Variationreceptores de oloresCulexproteínas de insectosPercepción olfativaantenas de artrópodosReacción en cadena de la polimerasaVariación genéticarécepteurs odorantsCulexprotéines d'insectesPerception olfactiveantennes d'arthropodesRéaction en chaîne par polyméraseVariation génétiqueReceptores odorantesCulexfisiolProteínas de insetosgenetCulexgenetPercepção OlfatóriaAntenas de artrópodesReação em Cadeia da PolimerasemetodosProteínas de InsetosVariação GenéticaCaracterização de genes dos receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs) relacionados à atratividade odorante em populações naturais de Culex quinquefasciatus do estado de Pernambucoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2022-07-29Instituto Aggeu MagalhãesFundação Oswaldo CruzRecifePrograma de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia em Saúdeinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/56784/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51ORIGINALsuzane_santos_iam_dout_2022.pdfsuzane_santos_iam_dout_2022.pdfapplication/pdf7198393https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/56784/2/suzane_santos_iam_dout_2022.pdf08ec8d89a0679686c42cf8f3c1e4237fMD52icict/567842023-01-31 11:06:14.562oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352023-01-31T14:06:14Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false |
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Caracterização de genes dos receptores olfatórios (ORs) e proteínas de ligação a odorantes (OBPs) relacionados à atratividade odorante em populações naturais de Culex quinquefasciatus do estado de Pernambuco Santos, Suzane Alves dos Receptores odorantes Culex Proteínas de insetos Percepção Olfatória Antenas de artrópodes Reação em Cadeia da Polimerase Variação Genética odorant receptors Culex insect proteins Olfactory Perception arthropod antennae Polymerase Chain Reaction Genetic Variation receptores de olores Culex proteínas de insectos Percepción olfativa antenas de artrópodos Reacción en cadena de la polimerasa Variación genética récepteurs odorants Culex protéines d'insectes Perception olfactive antennes d'arthropodes Réaction en chaîne par polymérase Variation génétique Receptores odorantes Culexfisiol Proteínas de insetosgenet Culexgenet Percepção Olfatória Antenas de artrópodes Reação em Cadeia da Polimerasemetodos Proteínas de Insetos Variação Genética |
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