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

Abstract

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.