Como os Grilos Sobrevivem a Temperaturas Congelantes
Um estudo revela como os grilos conseguem sobreviver mesmo em condições de frio extremo.
Victoria E. Adams, Maranda L. van Oirschot, Jantina Toxopeus
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Muita gente viva tem uma habilidade única: consegue sobreviver aos meses frios e rigorosos, quando as temperaturas caem tanto que os líquidos do corpo poderiam congelar. É tipo acampar no inverno sem um saco de dormir, mas alguns bichos acharam um jeito de lidar com isso. Pesquisas sugerem que, quando esses organismos congelam, isso pode causar danos em suas proteínas, que são essenciais para a sobrevivência deles.
O Papel das Proteínas Especiais
Agora, proteínas são incríveis; ajudam a manter tudo funcionando direitinho dentro dos nossos corpos. Pense nelas como a equipe de manutenção de um prédio movimentado. Mas quando as coisas esfriam demais, as proteínas podem ficar meio instáveis. É aí que entram os chaperones moleculares. Esses chaperones são tipo a equipe de emergência que conserta os danos. Um tipo, chamado proteínas de choque térmico (HSPs), é peça chave nesse conserto.
Imagina ser um grilo enfrentando temperaturas congelantes. Uma das proteínas que eles dependem é chamada Hsp70. Alguns insetos, como nosso amigo grilo, aumentam a produção de HSP70 bem antes de serem expostos ao frio ou até depois que o frio já fez seu pior. A ideia é que essa proteína ajuda eles a sobreviver à formação de gelo interno.
Mas peraí! Insetos que vivem em lugares super frios, como a Antártida, costumam ter sempre altos níveis de HSP70. Você acharia que eles estariam prontos para o inverno, né? Estranhamente, alguns estudos revelam que congelar não bagunça sempre o trabalho de certas enzimas nesses insetos. Então, talvez congelar não seja o lobo mau que pensamos quando se trata de danos nas proteínas. Isso levou os pesquisadores a se perguntarem se as HSPs são realmente os super-heróis que achamos que são para sobreviver ao frio.
O Grilo em Questão
Vamos falar do nosso estrela do pedaço: Gryllus veletis, também conhecido como grilo-do-campo da primavera. Ele vive principalmente no sul do Canadá e no norte dos EUA e tem um truque esperto para sobreviver a temperaturas congelantes. Durante o inverno, ele fica na sua quinta fase de ninfa, pronto para enfrentar o frio.
Em um laboratório, esses grilos podem se preparar para o frio passando por um processo especial chamado Aclimatação. Não é só uma palavra chique; significa que eles se adaptam às temperaturas que vão diminuindo devagar e às horas de luz do dia que vão encurtando ao longo de várias semanas. Esse processo ajuda eles a se tornarem tolerantes ao congelamento. Pesquisas anteriores mostraram que uma das proteínas que eles aumentaram durante essa aclimatação foi a HSP70 - mas só saber isso não diz se a HSP70 é realmente vital para sobreviver ao congelamento.
Um Experimento Ribbit-ante
Os pesquisadores decidiram colocar a HSP70 à prova. Eles queriam ver como essa proteína reagia a diferentes temperaturas em várias partes do corpo do grilo. Para isso, montaram três experimentos. Primeiro, checaram se os grilos aumentaram HSP70 enquanto se aclimatavam ao frio. Depois, queriam ver se um choque térmico poderia fazer a produção de HSP70 aumentar. Por fim, examinaram se o congelamento levou a algum aumento nos níveis de HSP70.
Os grilos foram criados em condições controladas que imitavam o verão. Quando estavam prontos, alguns grilos foram deixados em temperatura ambiente, enquanto outros foram expostos a condições mais frias e quentes. O objetivo era ver os níveis de HSP70 no corpo adiposo, intestino, músculos e mais.
Superaquecimento Temporário
Durante o teste de choque térmico, os pesquisadores aqueceram cuidadosamente os grilos. Testes anteriores mostraram que os grilos conseguiam sobreviver a temperaturas de 38°C e 40°C por curtos períodos. Descobriram que os grilos continuaram vivos e seus corpos trabalharam duro para aumentar a produção de HSP70 como resposta.
Após serem expostos ao calor, os níveis de mRNA de HSP70 (o esquema da proteína) e da proteína HSP70 foram medidos. Empolgantemente, descobriram que os grilos mostraram um aumento nos níveis de HSP70 em vários tecidos após o choque térmico, provando que essa proteína realmente reage a altas temperaturas.
O Teste de Congelamento
Então chegou o momento da verdade: como os grilos reagiram ao frio? Eles foram congelados a -8°C por um tempinho e depois aquecidos de novo. Os pesquisadores esperavam ver um aumento nos níveis de HSP70 à medida que esses grilos se recuperavam. Mas surpresa! HSP70 não mostrou sinais de altos níveis após o estresse de congelamento em nenhuma das partes do corpo, exceto por uma queda em um tipo de tecido que parecia inesperada.
Isso revelou uma reviravolta interessante: mesmo depois de uma experiência de congelamento, esses grilos não sentiram a necessidade de aumentar seus níveis de HSP70. O congelamento não causou danos suficientes nas suas proteínas para justificar uma resposta de HSP70?
O Que Tudo Isso Significa
Então, o que podemos tirar dessa história gelada? Embora a HSP70 seja importante para os grilos durante o estresse térmico, parece que desempenha um papel menos crítico em relação ao congelamento. Os testes repetidos mostraram reações diversas ao calor e ao frio, mas a produção de proteína para congelamento não era tão necessária quanto se pensava.
Isso pode sugerir que os grilos estavam prontos. Talvez tenham acumulado bastante HSP70 durante sua aclimatação para não precisarem produzir mais após o congelamento. Isso indica que congelar pode não ser tão danoso para as proteínas quanto se pensava – pelo menos não para esses grilos em particular.
Aventuras Futuras
Embora esse estudo tenha focado em como Gryllus veletis lida com o frio, ele abre muitas perguntas. O quanto de congelamento é demais para esses grilos? O que podemos descobrir sobre os métodos de proteção das proteínas deles? Parece que a natureza tem alguns truques fascinantes na manga.
Explorar essas nuances na natureza pode nos ajudar a entender mais sobre como diferentes espécies lidam com estresses. Seja pelo calor do verão ou o frio do inverno, cada criatura tem seus próprios segredos de sobrevivência. E talvez, da próxima vez que você ouvir um grilo cantar, você tenha uma nova apreciação por como eles enfrentam os desafios do mundo gelado deles.
Encerrando a Saga Fria do Grilo
Resumindo, pode ser difícil para esses pequenos seres enfrentarem condições climáticas extremas. Mas com proteínas adaptáveis, alguns truques biológicos inteligentes e um toque de ciência, esses grilos continuam a prosperar contra as probabilidades. Então, da próxima vez que você ver um grilo, lembre-se: eles têm estratégias bem legais para se manter fresquinhos – ou aquecidos!
Título: HSP70 is upregulated after heat but not freezing stress in the freeze-tolerant cricket Gryllus veletis
Resumo: Heat shock proteins (HSPs) are well known to prevent and repair protein damage caused by various abiotic stressors, but their role in low temperature and freezing stress is not well-characterized compared to other thermal challenges. Ice formation in and around cells is hypothesized to cause protein damage, yet many species of insects can survive freezing, suggesting HSPs may be an important mechanism in freeze tolerance. Here, we studied HSP70 in a freeze-tolerant cricket Gryllus veletis to better understand the role of HSPs in this phenomenon. We measured expression of one heat-inducible HSP70 isoform at the mRNA level (using RT-qPCR), as well as the relative abundance of total HSP70 protein (using semi-quantitative Western blotting), in five tissues from crickets exposed to a survivable heat treatment (2 h at 40{degrees}C), a 6-week fall-like acclimation that induces freeze tolerance, and a survivable freezing treatment (1.5 h at -8{degrees}C). While HSP70 expression was upregulated by heat at the mRNA or protein level in all tissues studied (fat body, Malphigian tubules, midgut, femur muscle, nervous system ganglia), no tissue exhibited HSP70 upregulation within 2 - 24 h following a survivable freezing stress. During fall-like acclimation to mild low temperatures, we only saw moderate upregulation of HSP70 at the protein level in muscle, and at the RNA level in fat body and nervous tissue. Although HSP70 is important for responding to a wide range of stressors, our work suggests that this chaperone may be less critical in the preparation for, and response to, moderate freezing stress. HighlightsO_LIHeat shock protein 70 (HSP70) may not contribute substantially to freeze tolerance C_LIO_LIHeat stress caused HSP70 mRNA and protein upregulation in the spring field cricket C_LIO_LIAcclimation prior to freezing was correlated with slight HSP70 upregulation C_LIO_LIHSP70 was not upregulated after freezing in this freeze-tolerant insect C_LIO_LIFurther work is needed to determine whether freezing causes protein damage C_LI Graphical abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=72 SRC="FIGDIR/small/621172v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (18K): [email protected]@11cf432org.highwire.dtl.DTLVardef@1e41be9org.highwire.dtl.DTLVardef@e46c4d_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG
Autores: Victoria E. Adams, Maranda L. van Oirschot, Jantina Toxopeus
Última atualização: 2024-11-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621172
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621172.full.pdf
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