Orientadores: Ana Maria Lima de Azeredo Espin, Ana Carolina Martins Junqueira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codantes que agem como moduladores pós-transcricionais da expressão gênica em todos os eucariotos investigados até o momento. Em animais, a complementariedade imperfeita de bases entre o miRNA e o sítio alvo do RNA mensageiro (mRNA) inibi sua...

Resumo: MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codantes que agem como moduladores pós-transcricionais da expressão gênica em todos os eucariotos investigados até o momento. Em animais, a complementariedade imperfeita de bases entre o miRNA e o sítio alvo do RNA mensageiro (mRNA) inibi sua tradução, tornando-os genes chaves no controle da expressão gênica. A identificação de miRNAs pode fornecer uma melhor compreensão de diversos processos biológicos e evolutivos das diferentes espécies. A família Calliphoridae é um grupo que compreende dípteros causadores de miíases, incluindo as espécies Cochliomyia hominivorax (mosca da bicheira) e Cochliomyia macellaria (mosca varejeira). A mosca da bicheira é uma das principais pragas na região Neotropical. Na fase larval, esta espécie causa infestações e alimenta-se de tecidos vivos de vertebrados de sangue quente, acarretando severas perdas na indústria pecuária. Diferentemente, a mosca varejeira, apresenta um hábito saprófago, se alimentando e reproduzindo em carcaças e tecidos em decomposição, ressaltando sua importância para a entomologia forense e para a saúde pública. Por serem filogeneticamente próximas e possuírem diferentes hábitos alimentares e reprodutivos, estas espécies representam modelos para estudos sobre as bases moleculares do parasitismo em Calliphoridae. Para identificar e caracterizar os miRNAs destas duas espécies, o transcriptoma de pequenos RNAs de adultos (macho e fêmea) e larva (terceiro instar) foram sequenciados em plataforma de nova geração MiSeq-Illumina. Os 6.2 milhões de reads gerados foram mapeados contra o genoma de Drosophila melanogaster e o banco de dados miRBase. Foram identificado 84 miRNAs evolutivamente conservados, dos quais 80 foram encontrados em C. hominivorax e 78 em C. macellaria. Também foi investigada a presença dos precursores em forma de grampo (pre-miRNAs) nos dados genômicos e transcriptômicos disponíveis para estas espécies. Foram preditos 10 pre-miRNAs conservados e outros 5 que não apresentaram similaridade com nenhum miRNA já descrito para outras espécies de animais. A caracterização evolutiva dos miRNAs identificados mostrou que essas sequências são altamente conservadas desde Nephrozoa (641 MA), na base de bilatéria, até Brachycera (195 MA). Substituições nucleotídicas observadas foram enviesadas na região 3¿-final com raras mutações na região seed. Análises preliminares de expressão revelaram 79 miRNAs diferentemente expressos entre as espécies e os estágios de desenvolvimento investigados. Os resultados deste trabalho irão contribuir para uma melhor compreensão sobre os hábitos de parasitismo nas espécies C. hominivorax e C. macellaria, com perspectivas para estudos evolutivos e funcionais na família e no controle de insetos-praga

Abstract: MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that act as post-transcriptional modulators of gene expression in all eukaryotes investigated so far. The imperfect complementarity between miRNA and the target site of messenger RNA (mRNA) inhibits their translation in animals, being key genes...

Abstract: MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that act as post-transcriptional modulators of gene expression in all eukaryotes investigated so far. The imperfect complementarity between miRNA and the target site of messenger RNA (mRNA) inhibits their translation in animals, being key genes for the control of expression in cells. The identification of miRNAs can provide a better understanding of biological processes and evolution of traits in different species. The family Calliphoridae is a group of myiasis-causing flies with different feeding habits, which includes the species Cochliomyia hominivorax (screwworm fly) and Cochliomyia macellaria (secondary screwworm). The screwworm fly is one of the major pests in the Neotropical region. Their larvae infest and feed on live tissues of warm-blooded vertebrates, resulting in severe losses for livestock industry. Differently, the close-related secondary screwworm shows a saprophagous habit, feeding and breeding on carcasses and dead tissues, being crucial for forensic entomology and public health. Because of their close evolutionary relationship and contrasting feeding habits, they represent worthy models to study the molecular basis of parasitism and feeding specialization in the family Calliphoridae. To characterize the miRNAs from both species, the small-RNA transcriptomes of adults (male and female) and larvae (third instar) were sequenced using Illumina-MiSeq next generation sequencing platform. The 6.2 million reads generated were mapped against the Drosophila melanogaster genome and screened in miRBase. We identified 84 evolutionary conserved miRNAs which 80 was founded in C. hominivorax and 78 in C. macellaria. We also investigated the presence of hairpin precursors (pre-miRNAs) in the available genomic and transcriptomic data of these species, and predicted 10 conserved pre-miRNAs and others 5 that show no similarity with previously described animal miRNAs. The evolutionary characterization of identified miRNAs showed that their sequences were highly conserved since the Nephrozoa ancestor (641 MYA) in the basis of Bilaterian clade, until Brachycera ancestor (195 MYA), with nucleotide substitutions biased to 3¿-end portion of the miRNAs with rare substitutions in the seed region. The preliminary expression profile revealed 79 differentially expressed miRNAs between species, gender and life stages, given by hierarchical clustering and statistically significant change fold analysis. The results presented here will provide new information about the genetic background of parasitic habits in C. hominivorax and C. macellaria, with prospects to functional and evolutionary studies in Calliphoridae and pest control