IEA - O exemplo das abelhas sociais

Dieta e castas: o exemplo das abelhas sociais

Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto
Laboratório de Biologia do Desenvolvimento de Abelhas
http://zulu.fmrp.usp.br/beelab

Pré- Genoma

Pós-Genoma

Apis mellifera
O modelo

Dieta

Um mesmo genótipo

Interações gênicas e controle do crescimento
Nijhout, FH, 2003

Uma diferença
Os órgãos reprodutores

Operária Rainha

O terceiro par de pernas

Rainha

Operária

Os títulos de Hormônio Juvenil

HJ

Rainha

Operária

EcD

O genes são diferencialmente expressos -
Microarrays

Angel R. Barchuk

Análise da região promotora dos genes superexpressos em
rainhas e operárias de Apis mellifera – Reguladores?
Alexandre dos Santos Cristino

Os títulos de Hormônio Juvenil

HJ

Rainha

Operária

EcD

Klaus Hartfelder Usando esta informação........

Motivos localizados na região up
stream dos genes diferencialmente
expressos

JH+ JH+

Sítio de ligação ao Ultraspiracle
localizado na região up sptream
dos genes diferencialmente
expressos – tratamento com HJ

JH+ JH -

JH

Altos Hsc70Cb Aumento de
tamanho
títulos Tor Genes do
fisiometabolismo
Trap1 Queen

Baixos usp
Genes do
títulos Crc
desenvolvimento
RfaBp Alteração de
caracteres
morfológicos
Worker

Eles fazem a diferença

Principalmente nas pernas posteriores, no terceiro par
desenvolve a corbícula – ausente nas rainhas

No metathorax

Rainha Operária

Ana Bomtorin

A região da corbícula

Worker

Queen

Expressão diferencial de Ubx no desenvolvimento do terceiro par de
perna de operárias e rainhas de Apis mellifera. Azul, núcleos ;rosa,
Ubx; vermelho, maior concentração de Ubx.

Operária
Embryo

Dois fenótipos
Dieta

Rainha

Um único
genótipo

Diferenciação de castas em Apis mellifera
Barchuk et al. 2007

Resposta a alterações na dieta

Modelo Apis mellifera testado em Drosophila melanogaster

Royalactin induces queen differentiation in honeybees

Drosophila melanogaster

Kamakura, 2011

Um trabalho que todos gostariam de ter feito .......

Efeito da supressão de proteínas da dieta de


Li et al, 2010

Níveis do Hormônio Juvenil são controlados por uma esterase
Aline Mackert

Expressão do gene codificador da esterase do HJ ao longo do desenvolvimento
de operárias e rainhas de Apis mellifera

Aline Aleixo

Quais os miRNAs afetados pelo silenciamento da JHE?

3 grupos Controle (10)
Sequenciamento dos
pequenos RNAs
3 grupos Tratados (10)

14 miRNAs diferencialmente expressos

ame-miR-3728 ame-miR-317
ame-miR-3720 ame-miR-13b
ame-miR-316 ame-miR-263b

Silenciamento do gene codificador da esterase do Hormônio Juvenil

N. Reads > 10
12000000

10000000

8000000
JC01
6000000
JC03

4000000 JC06

2000000

0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 36

N. Reads > 10
5000000
4500000
4000000
3500000
3000000
JT01
2500000
JT02
2000000
JT04
1500000
1000000
500000
0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 36
Flávia Freitas

Quais os genes candidatos a alvo desses miRNAs?

Busca pelos genes-alvo dos miRNAs

-RNAhybrid
-14 miRNAs X 11062 genes preditos

Resultou em 1011 interações, das quais 562 envolvem
genes-alvo com ortólogos em Drosophila melanogaster.

Quais os processos biológicos regulados por esses
14 miRNAs?

Data: 16/04/2012 Ortólogos

Tarefa: miRNAs diferencialmente expressos (tagwise) x Genoma Total = 1011 interações Total = 562 interações

energia =< - 20 kcal/mol ; pvalue < 0.05; seed 2-7 energia =< - 20 kcal/mol ; pvalue < 0.05; seed 2-7

miRNAs selecionados miRNA target mfe pvalue miRNA target ortholog mfe pvalue

ame-miR-3728 ame-miR-3728 GB17247 -30,4 0,001483 ame-miR-3728 GB17247 CG4272 -30,4 0,001483

ame-miR-3727 ame-miR-3728 GB13779 -25,9 0,024596 ame-miR-3728 GB13779 PIP5K59B -25,9 0,024596


ame-miR-3793 ame-miR-3728 GB10640 -26,4 0,01804 ame-miR-3728 GB10640 Tollo -26,4 0,01804


ame-miR-3477 ame-miR-3728 GB14721 -25 0,042828 ame-miR-3728 GB14326 CG5018 -26,9 0,013219

ame-miR-316 ame-miR-3728 GB30423 -27,9 0,007086 ame-miR-3728 GB11944 G-salpha60A -25,4 0,033493



ame-miR-996 ame-miR-3728 GB18338 -25,5 0,031491 ame-miR-3728 GB14809 endoA -25,8 0,026165


ame-miR-13b ame-miR-3728 GB11944 -25,4 0,033493 ame-miR-3728 GB11728 CG2972 -25,1 0,04028


ame-miR-263b ame-miR-3728 GB15316 -25,1 0,04028 ame-miR-3728 GB11325 su(w[a]) -25,6 0,029607

ame-miR-3728 GB15237 -26,8 0,014068 ame-miR-3728 GB19918 CG5036 -25 0,043891

Genes preditos (versão 4.0 do genoma - OGS2) ame-miR-3728 GB17395 -26,8 0,014068 ame-miR-3728 GB17750 CG8320 -26,2 0,020424

11062 genes ame-miR-3728 GB14809 -25,8 0,026165 ame-miR-3728 GB17322 CG7031 -25,7 0,027662

ame-miR-3728 GB12191 -24,8 0,048406 ame-miR-3728 GB19438 CG4342 -25,4 0,033493






ame-miR-3728 GB11325 -25,6 0,029607 ame-miR-3728 GB10096 slmb -26,6 0,015932

ame-miR-3728 GB19918 -25 0,043891 ame-miR-3728 GB16957 mfr -25,1 0,04028




ame-miR-3728 GB19438 -25,4 0,033493 ame-miR-3727 GB13779 PIP5K59B -32,4 0,002181

ame-miR-3728 GB15084 -29,1 0,003326 ame-miR-3727 GB10640 Tollo -27,2 0,040472


ame-miR-3728 GB13233 -26,5 0,011174 ame-miR-3727 GB19937 SoxN -28,3 0,021935



ame-miR-3728 GB18069 -23,3 0,011338 ame-miR-3727 GB19853 Bgb -27,2 0,040472

ame-miR-3728 GB17136 -26,2 0,020424 ame-miR-3727 GB17100 svp -31,2 0,004293


ame-miR-3728 GB18723 -25,3 0,03562 ame-miR-3727 GB19191 Scgdelta -28,7 0,017145

Comparação com os resultados de 2007

GO ID Description p-val corr p-val cluster_freq cluster_freq% total_freq total_freq%

9987 cellular process 7,54E-06 1,03E-04 249/364 68,40% 5484/9550 57,40%

32501 multicellular organismal process 5,01E-15 7,12E-13 175/364 48,00% 2777/9550 29,00%

50794 regulation of cellular process 1,24E-22 7,62E-20 153/364 42,00% 1913/9550 20,00%

32502 developmental process 1,57E-14 1,71E-12 148/364 40,60% 2200/9550 23,00%

7275 multicellular organismal development 2,39E-15 3,68E-13 138/364 37,90% 1941/9550 20,30%

48856 anatomical structure development 1,37E-14 1,68E-12 133/364 36,50% 1876/9550 19,60%

16043 cellular component organization 8,40E-09 2,35E-07 116/364 31,80% 1866/9550 19,50%

48731 system development 1,54E-14 1,71E-12 112/364 30,70% 1452/9550 15,20%

9653 anatomical structure morphogenesis 2,07E-16 9,56E-14 108/364 29,60% 1293/9550 13,50%

51179 localization 1,75E-07 3,64E-06 105/364 28,80% 1723/9550 18,00%

19222 regulation of metabolic process 4,49E-16 1,11E-13 100/364 27,40% 1158/9550 12,10%

48513 organ development 1,46E-13 1,17E-11 94/364 25,80% 1150/9550 12,00%

31323 regulation of cellular metabolic process 2,13E-15 3,58E-13 92/364 25,20% 1039/9550 10,80%

60255 regulation of macromolecule metabolic process 6,60E-16 1,36E-13 92/364 25,20% 1020/9550 10,60%

80090 regulation of primary metabolic process 4,82E-16 1,11E-13 92/364 25,20% 1015/9550 10,60%

48869 cellular developmental process 2,50E-13 1,85E-11 91/364 25,00% 1104/9550 11,50%

30154 cell differentiation 1,34E-12 7,99E-11 87/364 23,90% 1061/9550 11,10%

10468 regulation of gene expression 1,23E-15 2,27E-13 85/364 23,30% 907/9550 9,40%

51171 regulation of nitrogen compound metabolic process 4,82E-16 1,11E-13 83/364 22,80% 859/9550 8,90%

19219 regulation of nucleobase nucleoside nucleotide and nucleic acid metabolic process 4,20E-16 1,11E-13 83/364 22,80% 857/9550 8,90%

23052 signaling 2,72E-08 6,80E-07 78/364 21,40% 1102/9550 11,50%

9889 regulation of biosynthetic process 8,05E-13 5,13E-11 75/364 20,60% 835/9550 8,70%

31326 regulation of cellular biosynthetic process 8,05E-13 5,13E-11 75/364 20,60% 835/9550 8,70%

51234 establishment of localization 3,23E-03 1,67E-02 75/364 20,60% 1457/9550 15,20%

48468 cell development 8,19E-11 3,16E-09 72/364 19,70% 862/9550 9,00%

10556 regulation of macromolecule biosynthetic process 2,34E-12 1,35E-10 72/364 19,70% 800/9550 8,30%

6810 transport 4,66E-03 2,19E-02 72/364 19,70% 1408/9550 14,70%

51252 regulation of RNA metabolic process 1,15E-14 1,51E-12 68/364 18,60% 655/9550 6,80%

50896 response to stimulus 4,79E-04 3,71E-03 68/364 18,60% 1205/9550 12,60%

7399 nervous system development 6,99E-12 3,32E-10 67/364 18,40% 731/9550 7,60%

45449 regulation of transcription 6,17E-12 3,07E-10 67/364 18,40% 729/9550 7,60%

9887 organ morphogenesis 6,34E-13 4,34E-11 65/364 17,80% 661/9550 6,90%

Predição de genes alvos dos micros diferencialmente expressos pelo
silenciamento da Esterase do Hormônio Juvenil

Nutrition Reproduction

miRNAs
Body growth
insulina/TOR/IGF
Ovary development
Royal pathway Physiometabolic genes
Queen

JH
Jelly
Royalactin
Brain

JHE
Neurogenesis
Corpora Worker specific organs
allata Developmental genes

Larval
Food

Body Growth
miRNAs
insulina/TOR/IGF Ovary Development
pathway Physiometabolic genes Worker
JH

Worker
Food
Royalactin

Cérebro
Neurogenesis
JHE

Corpora Worker specific organs
allata Developmental genes

Modificado de Malezska, 2008

14 miRNAs
Diferencialmente
expressos

1945 Processos Biológicos

Alta porcentagem de genes do desenvolvimento

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