A Ordem Coleoptera

1. INTRODUÇÃO

A ordem Coleoptera é considerada a ordem de insetos mais diversa, com espécies que demonstram boa adaptação a nichos ecológicos variados (WOODCOCK et al., 2013). Os coleópteros são popularmente conhecidos como besouros e predominantemente são fitófagos, pois alimentam-se exclusivamente de tecido vegetativo e, por este motivo, são bastante conhecidos como importantes pragas de culturas, causando vastas perdas econômicas para os produtores (RAFAEL et al., 2012). O Tribolium castaneum é uma espécie de besouro com coloração castanho avermelhada que é bem conhecido como praga de armazenamento de grãos. O genoma do T. castaneum já foi descrito e depositado em banco de dados, o que facilita seu uso em estudos de Biologia Molecular.

Os insetos são incapazes de sintetizar alguns metabólitos e precisam adquirir esses nutrientes através da alimentação (BEHMER et al., 1999), sendo o triacilglicerol o principal componente lipídico da dieta e a forma em que são estocados os ácidos graxos utilizados para a homeostase energética do inseto (BEENAKKERS et al., 1985). As proteínas transportadoras de ácidos graxos (FATPs) exercem papel importante no metabolismo de ácidos graxos, pois estão intimamente envolvidas com o transporte e estocagem desses compostos (DOEGE & STAHL, 2006). A família de FATPs apresenta domínios bastante conservados em sua sequência de aminoácidos ao longo das espécies: um domínio de ligação a ATP/AMP e um segundo domínio FATP/VLACS, envolvido na ligação de ácidos graxos (DIRUSSO et al., 2008). Devido à importância dos lipídeos para o metabolismo de insetos, o estudo da ação de FATPs na mobilização de ácidos graxos e no desenvolvimento do inseto em aspectos moleculares é de suma importância.

As técnicas de biologia molecular permitem a caracterização do perfil de expressão de genes em tecidos e o uso de técnicas com RNA de interferência (RNAi) tem sido bastante utilizado para caracterizar funcionalmente genes homólogos em diversas espécies (GRÜNWALD et al., 2013). Poucas são as informações sobre a função de FATPs em insetos, a maior parte dos estudos demonstram sua expressão nas glândulas de feromônio e discutem seu envolvimento no transporte de ácidos graxos para a síntese de feromônio de agregação (QIAN et al., 2011). A expressão de genes homólogos codificantes para FATPs nos tecidos de T. castaneum ainda não foi demonstrada na literatura, nem o seu envolvimento na transferência de lipídeos nos enterócitos e no corpo gorduroso, revelando uma lacuna a ser compreendida.    

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1. Os insetos como modelo experimental

Os insetos representam um dos grupos mais importantes do reino animal, quer sob o aspecto econômico, ou sob o aspecto médico (LEHANE, 1991). A classe Insecta constitui o grupo mais numeroso dos artrópodes e compreende cerca de 70% de todas as espécies animais conhecidas e é a classe que maior sucesso evolutivo obteve dentre as espécies eucarióticas. Um dos fatores que contribuíram para o seu sucesso foi o fato de manterem um ciclo de vida altamente especializado, onde adultos e larvas se desenvolvem, em sua grande maioria, com hábitos alimentares diferentes. Um fator que contribuiu muito para o sucesso adaptativo do grupo foi, sem dúvida, a presença de asas, que possibilitou a conquista dos ambientes mais diversos. Esta característica lhes permiteu uma maior eficiência na busca do alimento e defesa contra predação, além de garantir o fluxo gênico das espécies através da migração (MARANHÃO, 1977). Além disso, muitas espécies de insetos se reproduzem facilmente e apresentam um ciclo de vida curto, que pode ser acompanhado em todas as fases, possibilitando com isso, um bom modelo para o desenvolvimento de ensaios experimentais. Os insetos têm outra vantagem em relação aos outros grupos, são pequenos e apresentam órgãos que podem ser facilmente manipulados.

Por apresentarem maior resistência a intervenções cirúrgicas, devido ao fato de não necessitarem sofrer incubação para irrigação com oxigênio; por possuírem um sistema nervoso menos complexo, entre outras características, os insetos constituem um grupo de escolha para diversos tipos de estudos dentre eles, genéticos, bioquímicos, celulares e moleculares (GRILLO, 2005).  Alguns estudos utilizando insetos como modelo geraram descobertas que podem ser aplicadas aos vertebrados. A descoberta do mecanismo de ação dos hormônios esteroides iniciou-se com a descrição da ação da ecdisona, um hormônio esteroide de insetos, que estimulava a síntese de novo de RNA no núcleo das células (KARLSON, 1963). Estudos realizados em Drosophila melanogaster levaram ao estabelecimento de conceitos básicos de citogenética e biologia do desenvolvimento, como a demonstração da localização dos genes nos cromossomas (MURRAY & HUNT, 1993) e a descoberta dos genes “Homeobox”, responsáveis por determinar o padrão de organização dos eixos corporais (AKAM, 1989). Também em D. melanogaster, estudos genéticos e moleculares no sistema nervoso central (SNC) apontaram os locais relevantes para comportamentos sexuais masculinos (DEMIR & DICKSON, 2005; SAKAI & KITAMOTO, 2006).

Estudos envolvendo sequenciamentos e estudos de clonagem têm fornecido dados importantes a respeito da sequência do genoma e informações sobre a estrutura genética de receptores em invertebrados. A descoberta de receptores é de grande valia para a compreensão de mecanismos farmacológicos. Em insetos, a ampla sequência de um grupo de receptores de neurotransmissores/neuro-hormonais foi descoberto, são receptores de aminas biogênicas acoplados à proteína G (GPCRs), porém ainda são poucas as informações sobre o mecanismo farmacológico envolvido. Em Tribolium castaneum, através de técnicas de biologia molecular, foram identificados altos níveis de expressão de receptores de serotonina do tipo 5-HT7 no cérebro, representando possível envolvimento em processos neuronais (VLEUGELS et al., 2014). Também em T. castaneum, estudos demonstraram a importância deste inseto como modelo experimental na avaliação do efeito de fatores dietéticos encontrados no brócolis na expressão de genes homólogos envolvidos na resistência ao estresse e responsáveis pelos efeitos sobre a longevidade, como os genes Nrf-2, Jnk-1 e Foxo-1 (GRÜNWALD et al., 2013).

Com a finalidade de conhecer mais sobre os mecanismos biológicos que acontecem no desenvolvimento de insetos e fornecer informações para o desenvolvimento de novas formas de controle biológico para insetos-pragas, muitos estudos envolvendo técnicas de sequenciamento e clonagem em biologia molecular vem sendo realizados, para determinação do genoma ou transcriptoma desses invertebrados. Um estudo com Rhynchophorus ferrugineus obteve sucesso na descoberta do transcriptoma durante a fase embrionária deste inseto, onde foram identificadas as sequências de 22.532 genes de um total de 26.581 genes ativos durante a embriogênese (YIN et al., 2013). Com esses estudos, os autores dividiram a embriogênese de R. ferrugineus em 5 estágios de desenvolvimento, fornecendo informações de quais proteínas eram mais expressas em cada fase. Kunieda et al. (2006) sequenciaram o genoma da abelha Apis mellifera e avaliaram quais genes estavam envolvidos no metabolismo de carboidratos e lipídeos desse inseto, comparando com o genoma de outros insetos que possuem alimentação diferente (Drosophila melanogaster e Anopheles gambiae), fornecendo informações sobre alterações de genes através da evolução. Os resultados encontrados mostraram uma grande semelhança entre os genes codificantes de enzimas do metabolismo de lipídeos e carboidratos, porém foram observadas taxas de alterações significativas entre os genes das espécies, quando se tratando dos genes envolvidos na glicólise e gliconeogênese.