Descobrindo os segredos dos insetos: o gene zelda e suas múltiplas funções biológicas

Por Ascom Faperj

O papel do gene zelda no desenvolvimento de estruturas pós-embrionárias. Acima, fotos de larvas (A-C) e de pupa jovem (D) do besouro Tribolium. (E) As barras coloridas representam a variação da expressão do gene  zelda (zld) e seus possíveis alvos (wg, ubx, iro, dll, lim-1, krh-1) em larvas e pupas de besouros

Desde o século XVIII, os estudos de classificação das espécies indicavam que cerca de três-quartos (75%) de todas as espécies de animais corresponderiam a artrópodes. Artrópodes são caracterizados pela presença de um exoesqueleto externo de quitina, corpo segmentado, apêndices articulados, como pernas e antenas, e o desenvolvimento de asas, que permitem o voo em vários grupos de insetos, como, por exemplo, mosquitos, moscas, besouros e libélulas. Nos últimos anos, uma nova área da biologia, denominada Biologia Evolutiva do Desenvolvimento, também chamada de Evo-Devo, vem buscando desvendar quais fatores genéticos e ambientais contribuem para o aparecimento de novas estruturas morfológicas e típicas dos diversos grupos de animais.

Um estudo recém-publicado na conceituada revista PLOS Genetics fornece pistas sobre a formação de estruturas morfológicas bem distintas como asas, antenas, pernas e os segmentos do embrião. O estudo em questão foi liderado por dois pesquisadores contemplados no programa Jovem Cientista do Nosso Estado, da FAPERJ, e pesquisadores do CNPq estabelecidos no interior do Estado do Rio de Janeiro, os professores Rodrigo Nunes da Fonseca (Nupem, UFRJ-Macaé), membro afiliado da Academia Brasileira de Ciências (ABC) e Thiago M. Venancio, da Universidade Estadual do Norte Fluminense (Uenf).

O trabalho contou ainda com a colaboração do pesquisador e doutor L. Aravind, do National Institutes of Health, dos Estados Unidos. A pesquisa, que integra a tese de doutorado de Lupis Ribeiro, do Programa de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia, demonstrou que em besouros a formação destas estruturas morfológicas dependem da expressão de um gene chamado zelda (Zinc-finger early Drosophila activator). Na ausência de zelda, tanto a formação dos segmentos embrionários quanto a formação dos segmentos das pernas e antenas não ocorrem corretamente.

Ao investigarem a distribuição de genes zelda nos genomas de diversos animais, os autores notaram que este gene é encontrado apenas em insetos e crustáceos, não estando presente em aranhas, carrapatos e escorpiões (quelicerados) e centopeias, por exemplo. Portanto, zelda parece ser uma novidade evolutiva dos Pancrustacea, um grupo monofilético (que descende de um ancestral comum) constituído de insetos e crustáceos. Mais do que gerar novas informações para a literatura biológica, o presente estudo abre várias perguntas interessantes. Uma vez que zelda regula a expressão de mais de 10% de todos genes durante a embriogênese da mosca-da-fruta, quantos genes ele regula em outros insetos e crustáceos? Como, ao longo da evolução, um novo gene é integrado em redes regulatórias gênicas existentes?

Rodrigo N. da Fonseca (à esq.) e Thiago Venâncio: ambos foram contemplados no programa Jovem Cientista do Nosso Estado, da FAPERJ (Fotos: divulgação)

O coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) em Entomologia Molecular, professor Pedro Largerblad de Oliveira, participou na banca de doutorado do aluno Lupis Ribeiro e comentou a importância do trabalho. “Trabalhando com um inseto modelo, o besouro Tribolium castaneum, proporcionou informações inéditas sobre genes que atuam nos momentos iniciais do desenvolvimento embrionário não só deste inseto, com achados que possivelmente são aplicáveis a todas as demais espécies de insetos. Os resultados mereceram reconhecimento internacional, dado pela aceitação em uma das melhores revistas do mundo na área de genética. Vale ressaltar que se trata de uma colaboração Nupem/Uenf, e portanto um produto do Norte Fluminense, mostrando a vitalidade e o potencial dessas instituições como sítios de geração de conhecimento novo. Dentro de um cenário mais amplo, é um exemplo que refirma de modo cristalino como é possível gerar novos centros universitários de pesquisa e ensino de qualidade fora dos principais centros urbanos, democratizando o acesso ao conhecimento, a ciência e a cultura”.

De acordo com os pesquisadores, o estudo demonstra a importância das políticas de investimento da FAPERJ em jovens pesquisadores, particularmente aqueles estabelecidos no interior do estado do Rio de Janeiro. Eles defendem que tais investimentos permitem, não apenas a realização de ciência de ponta fora das capitais, como também a capacitação de recursos humanos e capilarização dos conhecimentos científicos para o interior do estado.

Para acessar o artigo completo: http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1006868