Investigando o Papel do REL2 na Imunidade do Mosquito

Os mosquitos são conhecidos por carregarem doenças, incluindo a malária, que representa uma ameaça à saúde humana. Um dos principais componentes do sistema imunológico dos mosquitos é uma proteína chamada REL2. Essa proteína ajuda os mosquitos a combater bactérias e parasitas da malária. Entender como o REL2 funciona pode ajudar a encontrar maneiras de controlar a disseminação da malária.

#O que é o REL2?

O REL2 é parecido com uma proteína encontrada em moscas-das-frutas chamada Relish. Nos mosquitos, o REL2 é ativado em resposta a patógenos como bactérias e a malária. Quando um mosquito encontra uma ameaça, o REL2 inicia uma série de ações que levam à produção de peptídeos antimicrobianos (AMPS). Esses AMPs são cruciais para ajudar o mosquito a se defender de infecções.

#Como o REL2 Funciona

O REL2 existe em duas formas: REL2-F e REL2-S. O REL2-F é a versão mais longa e contém partes que impedem que ele entre no núcleo da célula, onde realiza suas funções. Quando o REL2-F é clivado, ele libera uma seção chamada domínio de homologia Rel (RHD), permitindo que se mova para o núcleo. Em contraste, o REL2-S é uma versão mais curta que não tem algumas dessas partes, mas seu papel exato ainda não é bem compreendido.

Quando o mosquito detecta patógenos, um processo chamado via Imd é acionado. Essa via ativa o REL2, que então trabalha para aumentar a produção de AMPs e outros fatores imunológicos.

#Os Efeitos do Silenciamento do Caspar

O Caspar é uma proteína que normalmente atua como um regulador negativo da via Imd, ou seja, pode desacelerar a resposta imunológica. Pesquisas mostraram que, quando o Caspar é silenciado, isso impacta significativamente a capacidade do mosquito de lutar contra a malária. Esse efeito foi observado em vários tipos de mosquitos Anopheles, conhecidos por transmitir a malária.

Por outro lado, quando o REL2 é expresso em certos tecidos do mosquito, ele aumenta a produção de proteínas de defesa, como defensinas e cecropinas, levando a uma menor suscetibilidade a parasitas da malária.

#Modificando Populações de Mosquitos

Baseando-se em estudos anteriores, os pesquisadores queriam ver se aumentar os níveis de REL2-S no intestino médio do mosquito após uma refeição de sangue poderia ajudar a eliminar a malária. Eles pretendiam usar uma técnica chamada Gene Drive Integral (IGD) para espalhar essa característica por populações de mosquitos. A ideia era incorporar REL2-S e um RNA guia no genoma dos mosquitos para permitir que a enzima Cas9, que pode cortar o DNA, facilitasse essa mudança.

Os pesquisadores mostraram anteriormente que conseguiam modificar o genoma do mosquito de forma eficaz com efeitos negativos mínimos na aptidão. Apesar dessas expectativas, os resultados indicaram que simplesmente superexpressar o REL2 no intestino médio não é uma estratégia viável para alterar populações de mosquitos. Isso se deve, em parte, a uma falta de resposta imunológica forte e apenas efeitos moderados nas taxas de infecção por malária.

#Criação de Mosquitos Transgênicos

Para estudar os efeitos do REL2, os pesquisadores criaram uma linhagem transgênica de mosquitos Anopheles gambiae que superexpressam REL2-S. Eles fizeram isso inserindo REL2-S em um gene hospedeiro específico chamado CP, que se sabe ser ativamente expresso no intestino médio após uma refeição de sangue. A modificação tinha como objetivo garantir que o REL2-S pudesse ser produzido quando os mosquitos se alimentassem.

Quando os pesquisadores realizaram testes genéticos, confirmaram que os indivíduos transgênicos realmente expressavam REL2-S em suas células intestinais.

#Observando a Localização da Proteína

Como o CP é conhecido por ser ativo no intestino médio, os pesquisadores hypotesizaram que o REL2-S também estaria encontrado nessa área. Eles usaram uma técnica chamada imunofluorescência para visualizar a localização do REL2-S. As descobertas mostraram uma forte expressão nuclear do REL2-S nas células intestinais dos mosquitos que tinham se alimentado recentemente, confirmando que estava adequadamente localizado, como esperado.

#Examinando Traços Fenotípicos

Os pesquisadores avaliaram como os mosquitos REL2-CP transgênicos se compararam aos mosquitos selvagens (WT) em termos de reprodução e sobrevivência. Eles descobriram que a linhagem REL2-CP teve uma redução significativa na produção de ovos, mas não mostrou uma mudança notável na taxa de eclosão das larvas. Além disso, as taxas de sobrevivência foram menores para as fêmeas em comparação com os mosquitos WT.

Quando os pesquisadores testaram a linhagem REL2-CP para infecção com o parasita da malária P. falciparum, observaram uma diminuição no número de parasitas em comparação com os mosquitos controle; no entanto, essa mudança não foi estatisticamente significativa.

#Investigando o Potencial de Gene Drive

Para explorar o potencial de gene drive nos mosquitos modificados, os pesquisadores cruzaram a linhagem REL2-CP com outra linhagem que carregava a enzima Cas9. A prole desses cruzamentos mostrou altas taxas de herança para a modificação REL2-CP, comparáveis a outras linhagens transgênicas bem-sucedidas.

#Criando uma Linhagem Knockout de CP

Para identificar o papel do próprio gene CP nas mudanças observadas, outra linhagem de mosquitos foi criada onde o gene CP foi retirado. Contrariando as expectativas, essa linhagem knockout não apresentou desvantagens significativas em termos de aptidão em comparação com o controle.

Os resultados indicaram que a proteína CP pode não ser crítica para a sobrevivência do mosquito, sugerindo que os custos de aptidão associados à linhagem REL2-CP estavam principalmente relacionados à expressão do REL2 e não a níveis reduzidos de CP.

#Amplas Mudanças Transcricionais Após Refeição de Sangue

Quando os pesquisadores examinaram a expressão gênica nos mosquitos REL2-CP após se alimentarem, descobriram que o REL2-S causou mudanças generalizadas na atividade gênica. Foi confirmado que o REL2-S estava de fato superexpresso, levando a uma queda significativa na expressão do CP.

Um grande número de genes foi regulado para cima ou para baixo após a alimentação, indicando que o REL2-S teve efeitos substanciais na biologia do mosquito, o que poderia influenciar a função imunológica, o metabolismo e a reprodução.

#Analisando Genes Relacionados à Imunidade

Apesar das mudanças na expressão gênica, os pesquisadores notaram que a esperada regulação positiva dos genes relacionados à imunidade não ocorreu como esperado. Embora alguns genes imunológicos tenham sido regulados para cima, muitos não responderam à superexpressão do REL2-S, levando à conclusão de que o REL2 pode atuar como um repressor para alguns desses genes, em vez de um ativador.

#Efeitos na Oogênese

A equipe de pesquisa também investigou genes relacionados ao desenvolvimento e produção de ovos. Eles encontraram vários genes ligados a esse processo que foram regulados para baixo nos mosquitos REL2-CP. Essa regulação para baixo poderia explicar o menor número de ovos produzidos por esses mosquitos.

A expressão dos genes associados ao metabolismo do hormônio juvenil, crucial para a postura de ovos, também foi examinada. Alguns desses genes foram regulados para cima após a alimentação, sugerindo mudanças na regulação hormonal que poderiam impactar a reprodução.

#Entendendo os Mecanismos Reguladores

Para obter insights sobre como o REL2-S controla a expressão gênica, os pesquisadores analisaram as regiões de DNA a montante dos genes afetados pelo REL2. Eles procuraram fatores de transcrição que poderiam ajudar a ativar ou reprimir esses genes. Vários fatores conhecidos por funcionarem como reprensores foram encontrados regulados para cima na presença do REL2-S, sugerindo uma rede complexa onde o REL2-S poderia estar contribuindo indiretamente para a repressão gênica.

#Conclusão

As descobertas deste estudo destacam a complexidade de modificar populações de mosquitos por meio de abordagens genéticas. Embora o REL2 tenha potencial para aumentar a imunidade nos mosquitos, sua superexpressão não resultou no aumento esperado da resistência a parasitas. Em vez disso, resultou em vários efeitos prejudiciais na reprodução e na aptidão. Uma exploração mais aprofundada dos mecanismos envolvidos será crucial para entender como utilizar efetivamente modificações genéticas em mosquitos para o controle da malária.

Pesquisas em andamento se concentrarão em otimizar abordagens para aumentar as respostas imunológicas nos mosquitos, visando desenvolver estratégias eficazes para reduzir a transmissão da malária, mantendo a aptidão geral das populações de mosquitos. As interações entre respostas imunológicas, metabolismo e reprodução serão áreas-chave para futuros estudos na busca contra a malária.