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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.17.2008.tde-22042013-154944
Documento
Autor
Nome completo
Juliana Ramos Martins
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2008
Orientador
Banca examinadora
Bitondi, Marcia Maria Gentile (Presidente)
Cardoso, Mônica Ferreira Moreira Carvalho
Costa, Maria Cristina Ramos
Título em português
Caracterização da região codificadora e análise de expressão de Hexamerinas durante o desenvolvimento de Apis mellifera
Palavras-chave em português
Apis mellifera
Castas
Hexamerinas
Reprodução
Sexos
Resumo em português
Os cDNAs dos genes codificadores das hexamerinas HEX 70a, HEX 70c e HEX 110 de Apis mellifera foram sintetizados a partir de RNA total, clonados e suas regiões codificadoras foram totalmente seqüenciadas. As análises in silico dos produtos de tradução mostraram que as respectivas subunidades protéicas contêm os domínios conservados N, M e C, típicos de hemocianinas, e que em HEX 110, mas não nas outras subunidades, o domínio C foi interrompido pela inserção de uma seqüência repetitiva de aminoácidos. Análises de similaridade indicaram que os genes codificadores de hexamerinas derivaram de eventos de duplicação e diversificação a partir de um gene ancestral, resultando em múltiplos parálogos. Nossas análises também evidenciaram que HEX 110 é uma proteína rica em glutamina/ácido glutâmico e que HEX 70a e HEX 70c são compostas por mais de 15% de aminoácidos aromáticos e, portanto, integram a classe das arilforinas. A expressão temporal destes genes, e também do gene codificador de outra hexamerina de A. mellifera, hex 70b, previamente caracterizado, foi analisada qualitativa e quantitativamente durante o desenvolvimento de operárias, rainhas e zangões. Concomitantemente, a abundância dos respectivos polipeptídeos no corpo gorduroso ou hemolinfa foi examinada por SDS-PAGE ou Western Blot. Os quatro genes de hexamerinas se expressam no corpo gorduroso de operárias, rainhas e zangões principalmente durante o estágio larval. A modulação da expressão destes genes mostra semelhanças durante a transição larval-pupal de operárias, rainhas e zangões, com altos níveis de transcritos no último estágio larval e baixos níveis no início da fase pupal. No entanto, a quantidade relativa de transcritos de hex 70a, hex 70b e hex 110 na fase de alimentação do último estágio larval (L5F) é significantemente menor nas rainhas que nas operárias, o que sugere participação das respectivas proteínas no processo de diferenciação de castas. Durante o estágio larval, as quatro diferentes subunidades de hexamerinas são armazenadas na hemolinfa onde, aparentemente, cumprem a função de proteínas de estocagem e, portanto, constituem fonte de aminoácidos para utilização em processos inerentes ao desenvolvimento pupal. No entanto, a expressão de hex 70a se estende até ao estágio adulto de operárias, rainhas e zangões, e neste estágio, as fêmeas e os zangões exibem perfis distintos de expressão. No corpo gorduroso de operárias, mas não no de rainhas e zangões, a expressão de hex 110 também ocorre durante o estágio adulto. A expressão de hex 70a e hex 110 no corpo gorduroso mostrou-se limitada pela disponibilidade de nutrientes: operárias alimentadas com uma dieta protéica apresentaram níveis significantemente maiores de ambos transcritos que aquelas que receberam dieta desprovida de proteínas, assim evidenciando que os processos de transcrição e tradução são nutricionalmente regulados. Além disto, os níveis de transcritos de hex 70a e hex 110 aumentam no corpo gorduroso de abelhas operárias portadoras de ovários ativos, sugerindo que estes genes têm função associada à reprodução. Em A. mellifera, o corpo gorduroso não é o único sítio de expressão dos genes de hexamerinas. Transcritos de hex 70a, hex 70b e hex 110 foram detectados também nas gônadas em desenvolvimento de operárias, rainhas e zangões, sugerindo uma função na diferenciação dos ovários e maturação dos testículos. Nossos resultados indicam que as hexamerinas codificadas por estes genes têm funções alternativas no ciclo de vida de abelhas A. mellifera, além de servir como fonte de aminoácidos para a metamorfose.
Título em inglês
Coding region characterization and Hexamerins expression during Apis mellifera development
Palavras-chave em inglês
Apis mellifera
Castes
Hexamerins
Reproduction
Sexes
Resumo em inglês
The cDNAs encoding the hexamerins HEX 70a, HEX 70c and HEX 110 of Apis mellifera were synthesized from total RNA isolated, cloned and their coding region were completely sequenced. In silico analyses of the translation products showed that the respective protein subunits contain the conserved domains N, M and C, typical of hemocyanins, and that in HEX 110, but not in the other subunits, the C domain is interrupted by a repetitive amino acid sequence. Analyses of similarity suggested that in the honey bee, the four hexamerin genes derived by duplication events and diversification from an ancestral gene, resulting in multiple paralogs. Our analyses also showed that HEX 110 is rich in glutamine/glutamic acid and that HEX 70a and HEX 70c are composed by more than 15% of aromatic amino acids and, therefore, integrate the arylphorin class of hexamerins. The temporal expression of these genes, and also of the gene encoding a previously characterized hexamerin of A. mellifera, hex 70b, was analyzed qualitatively and quantitatively during the development of worker bees, queens and drones. Concomitantly, the abundance of the respective polypeptides in the fat body or hemolymph was examined by SDS-PAGE or Western Blot. The four hexamerin genes are expressed in the fat body mainly during larval stage. The modulation of the expression of these genes shows similarities during the larval-pupal transition of worker bees, queens and drones, with high levels of transcripts in the last larval instar and low levels in newly ecdysed pupae. However, the relative quantity of transcripts of hex 70a, hex 70b and hex 110 in the feeding phase of the last larval instar (L5F) is significantly lower in queens than in worker bees, suggesting the participation of the respective proteins in the process of caste differentiation. During the larval stage, the four different hexamerin subunits are stored in the hemolymph where, seemingly, they perform the function of storage proteins and hence, constitute source of amino acids for pupal development. Nevertheless, the expression of hex 70a is extended until the adult stage of worker bees, queens and drones and, in this stage, the female bees and the drones show distinct expression profiles. In the fat body of worker bees, but not in queens and drones, the expression of hex 110 also occurs during the adult stage. The expression of hex 70a and hex 110 in the adult fat body was proven to be limited by the availability of nutrients: worker bees fed with a protein diet showed significantly higher levels of both transcripts than the ones that received a diet which was poor in protein, thus evidencing that the transcription and translation processes are nutritionally-regulated. Additionally, the transcripts level of hex 70a and of hex 110 increase in the fat body of worker bees with active ovaries, suggesting that these genes have function associated with reproduction. In A. mellifera, the fat body is not the only site of expression of hexamerins genes. Transcripts of hex 70a, hex 70b and hex 110 were detected also in developing gonads of worker bees, queens and drones, suggesting that they have a function in ovary differentiation and testis maturation. Our results indicated that the hexamerins encoded by these genes have alternate functions in the life cycle of A. mellifera honey bees, besides serving as a source of amino acids to metamorphosis.
 
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Data de Publicação
2013-05-23
 
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