Expressão gênica no intestino médio de fêmeas adultas do mosquito autógeno Toxorhynchites theobaldi (Diptera, Culicidae)

Abstract

O mosquito não-hematófago T. theobaldi pertence a um dos três gêneros de culicídeos que não necessitam da ingestão de sangue para reproduzir. Alimenta-se basicamente de carboidratos através da ingestão de néctar, que provém a energia e os nutrientes necessários para suas funções primordiais. A digestão ocorre principalmente no intestino médio que também é o local principal de interação com patógenos provenientes da dieta. O intestino médio de T. theobaldi difere dos culicídeos hematófagos por estar permanentemente recoberto pela matriz peritrófica, além de possuir a região médio anterior bastante desenvolvido em relação ao intestino médio posterior atrofiado. A análise dos transcritos expressos no intestino médio posterior bem como a expressão diferencial entre as regiões, nos mostrou que elas são funcionalmente diferentes. A região médio anterior, especializou na digestão de carboidratos e a região médio posterior semelhante aos demais mosquitos é o principal local de digestão e absorção, principalmente de proteínas. Os processos de síntese, proteólise e transporte de proteínas representam a maioria dos transcritos. Os micro- organismos ativam o sistema imune inato através de mecanismos regulatórios semelhantes aos demais mosquitos sendo mais proeminente na região posterior. Além de suplementar a dieta desse mosquito com nutrientes importantes, como aminoácidos de cadeia longa e vitaminas do complexo B. O metabolismo de proteção contra espécies reativas de oxigênio é elevado nas diferentes regiões do intestino médio devido à importância para manutenção da homeostase. No entanto, os mosquitos hematófagos diferem de T. theobaldi devido a maior diversidade e complexidade nos transcritos envolvidos nos mecanismos de combate ao estresse oxidativo provocado pela ingestão de sangue. Também foi observado que diferentes vias metabólicas são utilizadas para produção de energia e síntese de metabólitos importantes, o que representa uma vantagem adaptativa frente a condições ambientais adversas. Estudar as diferenças no processo de digestão entre T. theobaldi e os mosquitos hematófagos constitui uma ferramenta importante para o entendimento de como as mudanças no processo de digestão envolvidas na aquisição da capacidade de digerir sangue possibilitou também a infecção dos mosquitos com os mais variados patógenos. Palavras-chave: Intestino médio, autogenia, Toxorhynchites theobaldi

The non-hematophagous mosquito T. theobaldi belongs to one of three genera of culicids that do not require blood ingestion to reproduce. It feeds primarily on carbohydrates through the intake of nectar, which provides the energy and nutrients needed for its primary functions, digested occurs mainly in the midgut. The midgut of T. theobaldi differs from hematophagous culicids in that it is permanently covered by the peritrophic matrix, besides having a well-developed anterior midgut region concerning the atrophied posterior midgut. Analysis of the transcripts expressed in the posterior midgut as well as the differential expression between regions showed us that they are functionally different. The anterior midgut region specializes in carbohydrate digestion and the posterior midgut region like other mosquitoes is the main site of digestion and absorption, especially of proteins. The processes of protein synthesis, proteolysis, and transport represent most transcripts. The innate immune system involves regulatory mechanisms like other mosquitoes being more prominent in the posterior region. The presence of several classes of antimicrobial peptides allows us to speculate that microorganisms are an important source of nutrients for this mosquito. Protective metabolism against reactive oxygen species is high in different midgut regions due to the importance of maintaining homeostasis. However, hematophagous mosquitoes differ from T. thobaldi due to their greater diversity and complexity in the transcripts involved in the mechanisms of combating oxidative stress caused by blood ingestion. It was also observed that different metabolic pathways are used for energy production and synthesis of important metabolites, which represents an adaptive advantage against adverse environmental conditions. The study of the differences in digestion process of T. theobaldi in comparison to the hematophagous mosquitoes comprises a relevant tool to be explored in the understanding of how the acquisition of the capacity of blood digestion also made it possible for mosquitoes to be infected with several pathogens. Keywords: Midgut, autogeny, Toxorhynchites theobaldi