Modificações epigenéticas de RNA, m6A e m5C, no processo de diferenciação de castas em Apis mellifera
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-05062023-132826/ |
Resumo: | Em abelhas Apis mellifera, a partir de um mesmo genótipo, as larvas diploides (fêmeas) podem se desenvolver em rainha ou em operária, dependendo do estímulo nutricional que recebem durante as fases larvais. A partir de L3, larvas que consomem exclusivamente geleia real se desenvolvem em rainhas, enquanto aquelas alimentadas com uma mistura de geleia real, mel e pólen tornam-se operárias. As diferenças morfo-fisiológicas entre rainhas e operárias incluem tamanho corporal, comportamento, níveis hormonais, ativação diferencial de genes e vias metabólicas, número de ovaríolos, presença de corbícula, longevidade, entre outras características. Do ponto de vista molecular, diferenças de expressão de RNAs mensageiros (mRNAs) e microRNAs (miRNAs), diferentes status de modificação de cromatina e diferentes padrões de metilação de DNA foram observados entre rainhas e operárias. Neste contexto, hipotetizamos que as modificações epigenéticas de RNA também sejam potenciais candidatas a participarem do processo de diferenciação de castas. As metilações m6A e m5C são as modificações de RNA mais estudadas, e participam da regulação de genes que atuam em diversos processos biológicos, como desenvolvimento e reprodução, e têm se mostrado responsivas à estímulos ambientais, como nutrição. Nossos objetivos foram quantificar o perfil de expressão relativo e níveis globais de metilação m6A e m5C de RNA em larvas de rainhas e operárias de A. mellifera e explorar, por meio de análises de bioinformática, possíveis genes e vias metabólicas em que essas modificações possam atuar na espécie. Nossos resultados indicam que tanto a porcentagem de metilação global quanto a expressão das RNA metiltransferases aumentam com a progressão do desenvolvimento larval, com diferenças marcantes na fase L4 entre rainhas e operárias. Nesta mesma fase, os transcritos mais expressos em operárias que apresentaram predição de marcas m6A e m5C foram aqueles relacionados ao metabolismo de macromoléculas e síntese de hormônio juvenil, enquanto nos transcritos mais expressos em rainhas, as marcas epitranscriptômicas foram preditas em genes que participam do metabolismo energético mitocondrial, da organização do citoesqueleto e em processos celulares como transporte e localização de moléculas. Podemos concluir, que as modificações de RNA são mais um tipo de regulação molecular que está presente no processo de diferenciação de castas nesta espécie de abelha. |
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Modificações epigenéticas de RNA, m6A e m5C, no processo de diferenciação de castas em Apis melliferaEpigenetic RNA modifications, m6A and m5C, in the caste differentiation process in Apis melliferaApis melliferaApis melliferaCaste differentiationDiferenciação de castasEpitranscriptômicaEpitranscriptomicsm5Cm5Cm6Am6AMetilação de RNARNA methylationEm abelhas Apis mellifera, a partir de um mesmo genótipo, as larvas diploides (fêmeas) podem se desenvolver em rainha ou em operária, dependendo do estímulo nutricional que recebem durante as fases larvais. A partir de L3, larvas que consomem exclusivamente geleia real se desenvolvem em rainhas, enquanto aquelas alimentadas com uma mistura de geleia real, mel e pólen tornam-se operárias. As diferenças morfo-fisiológicas entre rainhas e operárias incluem tamanho corporal, comportamento, níveis hormonais, ativação diferencial de genes e vias metabólicas, número de ovaríolos, presença de corbícula, longevidade, entre outras características. 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Nossos resultados indicam que tanto a porcentagem de metilação global quanto a expressão das RNA metiltransferases aumentam com a progressão do desenvolvimento larval, com diferenças marcantes na fase L4 entre rainhas e operárias. Nesta mesma fase, os transcritos mais expressos em operárias que apresentaram predição de marcas m6A e m5C foram aqueles relacionados ao metabolismo de macromoléculas e síntese de hormônio juvenil, enquanto nos transcritos mais expressos em rainhas, as marcas epitranscriptômicas foram preditas em genes que participam do metabolismo energético mitocondrial, da organização do citoesqueleto e em processos celulares como transporte e localização de moléculas. Podemos concluir, que as modificações de RNA são mais um tipo de regulação molecular que está presente no processo de diferenciação de castas nesta espécie de abelha.In the bee Apis mellifera, from the same genotype, diploid larvae (females) can develop into queens or workers, depending on the nutritional stimulus they receive during larval stages. From L3, larvae that exclusively consume royal jelly develop into queens, while those fed with a mixture of royal jelly, honey, and pollen become workers. The morphophysiological differences between queens and workers include body size, behavior, hormone levels, differential activation of genes and metabolic pathways, number of ovarioles, presence of corbicula, longevity, among other characteristics. At the molecular level, differences in the expression of messenger RNAs (mRNAs) and microRNAs (miRNAs), different status of chromatin modification, and different patterns of DNA methylation were observed between queens and workers. In this context, we hypothesize that RNA modifications are also potential candidates to participate in the caste differentiation process. The m6A and m5C methylation are the most studied RNA modifications, participate in the regulation of genes that act in several biological processes, such as development and reproduction, and have been shown to be responsive to environmental stimuli, such as nutrition. Our objectives were to quantify the relative expression profile and global levels of m6A and m5C RNA methylation in A. mellifera queen and worker larvae and to explore, through bioinformatics analysis, possible genes and metabolic pathways in which these modifications may act in the specie. Our results indicate that both, the percentage of global methylation and the expression of RNA methyltransferases, increase with the progression of larval development, with marked differences in the L4 phase between queens and workers. In this same phase, the upregulated transcripts in workers with predicted m6A and m5C sites, were those related to macromolecule metabolism and juvenile hormone synthesis, while in the upregulated transcripts in queens, epitranscriptomic sites were predicted in genes that participate in mitochondrial energy metabolism, cytoskeletal organization, and cellular processes, such as transport and localization of molecules. We can conclude that RNA modifications are one more type of molecular regulation that is present in the caste differentiation process in honeybees.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPNunes, Francis de Morais FrancoBataglia, Luana2023-04-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-05062023-132826/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-06-05T20:01:39Zoai:teses.usp.br:tde-05062023-132826Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-06-05T20:01:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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