Endoquitinase do microsporídeo Nosema ceranae participa na infecção na abelha Apis mellifera

Abstract

As abelhas são os principais polinizadores em ecossistemas terrestres, responsáveis por 80% da polinização realizada por insetos e três quartos das culturas alimentares dependem deste serviço ecossistêmico. Dentre as abelhas, Apis mellifera é a mais utilizada na produção de mel e como agente polinizador. Assim como a maioria dos seres vivos, A. mellifera está sujeita a ação de patógenos, com destaque para o microsporídeo Nosema ceranae que tem sido associado com perdas de produtividade e de colônias desta abelha. Os esporos de N. ceranae ao chegarem no lúmen do intestino médio invadem o citoplasma das células epiteliais para completar o ciclo de vida. Entretanto o intestino médio apresenta em seu lúmen uma barreira contra patógenos, a matriz peritrófica, formada por quitina e proteínas. Os mecanismos pelos quais N. ceranae atravessa a matriz peritrófica para chegar ao epitélio do intestino médio são pouco compreendidos. O presente estudo teve como objetivo verificar se a endoquitinase predita para N. ceranae tem função de auxiliar o patógeno na infecção da abelha por esse microsporídeo. Para tanto, foi verificada a hipótese de que a inibição da expressão da endoquitinase de N. ceranae por RNA de interferência, um mecanismo de silenciamento gênico, afeta a infecção de A. mellifera pelo patógeno. Esporos de N. ceranae nas células do intestino médio de abelhas operárias foram encontrados oito dias após a infecção (d.p.i), sendo a endoquitinase do patógeno, detectada a partir de três d.p.i. Abelhas tratadas com dsRNA para endoquitinase, 12 e 24 horas após a inoculação de esporos, apresentam supressão na expressão do gene alvo e redução no número de esporos totais e viáveis no intestino médio. A inibição da expressão do gene alvo por RNAi afeta a infecção pelo microsporídeo, indicando que esta enzima é importante para a infecção da abelha. Palavras-chave: Abelhas. Enzimas. Intestino médio. Matriz peritrófica. RNAi.

Bees are pollinators in terrestrial ecosystems, responsible for 80% of pollination carried out by insects and 75% crops depend on this ecosystem service. The honey bee, Apis mellifera is used in the production of honey and as pollinator in agriculture. Apis mellifera is subject to the action of pathogens, mainly the microsporid Nosema ceranae, which has been associated with yield decreases and colonies losses of this bee. The spores of N. ceranae enter the midgut lumen and invade the cytoplasm of the epithelial cells to complete their cycle. However, the midgut has a selective barrier, the peritrophic matrix formed by chitin and proteins that prevent infection of the epithelium. The mechanisms that the microsporid use to cross the peritrophic matrix barrier to reach the midgut cells are poorly understand. This study verified whether the endochitinase predicted for N. ceranae play some role on bee infection by this microsporid. Therefore, we verified the hypothesis that the inhibition of N. ceranae endochitinase expression by RNA interference, a gene silencing mechanism, affects the infection of A. mellifera by the pathogen. Bees treated with dsRNA for endochitinase 12 and 24 hours after spore inoculation showed suppression of target gene expression and reduction in the number of total and viable spores in the midgut. Inhibition of target gene expression by RNAi affects microsporidian infection, indicating that this enzyme is important for bee infection. Keywords: Bees. Enzymes. Midgut. Peritrophic matrix. RNAi.