Monsanto Team Relatórios sobre Estudo de RNAi Ambientais em Pragas Agrícolas
Monsanto Team Relatórios sobre Estudo de RNAi Ambientais em Pragas Agrícolas
NOVA YORK (GenomeWeb) - Embora o RNAi ambiental (eRNAi) - exclusão específica de seqüência de expressão de genes via ARN de cadeia dupla ingerida - tenha sido demonstrado em nematóides e certas espécies de insetos, os mecanismos subjacentes a esse processo e sua variabilidade permanecem em grande parte desconhecidos.
Pesquisas publicadas no mês passado por pesquisadores da Monsanto, no entanto, adicionaram alguma cor à imagem, sugerindo que a estabilidade de dsRNAs longos nos lances intestinais dos insetos desempenha um papel fundamental na sua sensibilidade ao eRNAi.
Além disso, o nível de siRNA de silenciamento de genes, que são processados a partir de ARNsd, que visam uma transcrição específica de insetos é provavelmente um fator importante para um efeito RNAi mensurável nos insetos que não possuem mecanismo de amplificação silenciosa, descobriu a equipe da Monsanto.
Uma das primeiras observações de eRNAi foi feita em Caenorhabditis elegans, que absorveu dsRNAs em solução ou em bactérias que expressam as moléculas. No entanto, a capacidade para essa marca de silenciamento de genes é variável mesmo entre os nemátodos do mesmo gênero.
Enquanto isso, várias espécies de insetos também se mostraram suscetíveis a eRNAi em condições laboratoriais ", mas o grau de suscetibilidade varia drasticamente e muitas vezes doses muito grandes de dsRNA sintetizado devem ser ingeridas para induzir qualquer efeito mensurável sobre a expressão do gene alvo", a equipe da Monsanto escreveu em seu artigo, que apareceu no RNA . Ainda assim, tais doses são muito maiores que o que normalmente são produzidas por plantas e, portanto, não é provável que estejam presentes em condições de alimentação natural.
Alguns insetos, como o vírus da raiz do milho ocidental (WCR), são altamente responsivos ao eRNAi em doses que ocorreriam naturalmente nas plantas. Como tal, a Monsanto tem uma série de produtos de controle de pragas baseados em RNAi em desenvolvimento. É mais avançado o Smart Stax Pro, uma linha transgênica de milho que expressa proteínas Bt tóxicas amplamente utilizadas, juntamente com dsrNA, projetado para silenciar um gene essencial para os insetos e poderia atingir o mercado até 2017.
A empresa também recentemente avançou para o desenvolvimento de produtos formais, um pesticida baseado em RNAi aplicada topicamente contra outro coleóptero, o besouro de batata do Colorado (CPB).
Estudos anteriores indicam que o ARNsd longo, na faixa de 50 a 60 pares de bases, são necessários para o eRNAi no gusano da raiz do milho, e que os pequenos RNAs não são absorvidos de forma eficiente ou não são estáveis o suficiente para a administração oral.
Com base nessas descobertas, os pesquisadores da Monsanto realizaram análises moleculares da absorção e processamento de dsRNAs endógenos de plantas na WCR e CEC, bem como dois insetos lepidópteros, o gueixa do outono e a espinha dorsal do milho, que são recalcitrantes para o eRNAi.
De acordo com as observações anteriores, dsRNA menores do que 50 a 60 pares de bases de comprimento foram insuficientes para envolver eRNAi na WCR ou CEC, eles escreveram em RNA . "Demonstrou-se que apenas os dsRNAs longos foram acumulados seletivamente em insetos receptivos ao eRNAi, enquanto que pequenos ARN pequenos em plantas e fragmentos de RNA menores não foram ocupados ou eram instáveis no ambiente do intestino".
Os cientistas também descobriram que os dsRNAs longos derivados de plantas foram processados por larvas de WCR e CPB principalmente em siRNAs de 21 nucleotídeos por sua maquinaria RNAi endógena - um evento que ocorre em células epiteliais intestinais receptivas de dsRNA.
"Assim, enquanto apenas o dsRNA longo pode ser eficientemente absorvido a partir do lúmen intestinal, é possível que ambos os dsrNAs longos e siRNAs processados sejam transportados para outros órgãos e tecidos de insetos", declararam.
O grupo Monsanto observou ainda que a magnitude dos ARNs derivados de plantas acumuladas nas RMPs era alta, com até 12 por cento de todos os siRNAs encontrados nas larvas que se originaram a partir de raízes de milho do hospedeiro nas quais as pragas se alimentam.
Nas larvas de lepidópteros, não se observou acumulação de siRNAs derivados de plantas hospedeiras.
Surpreendentemente, uma análise transcriptoma genoma-larga de WCR alimentado com uma dieta artificial incluindo ARN total de plantas hospedeiras e não-hospedeira não revelou evidência de regulação significativa de genes por dsRNA de plantas endógenas no nível de acumulação de transcrição.
A sequenciação de RNA pequeno revelou múltiplos siRNAs derivados de plantas na RGM com complementaridade perfeita ou quase perfeita para os genes do inseto, mas o número total de siRNAs derivados de plantas por gene era baixo ", sugerindo um efeito direto de siRNAs exógenos em WCR expressão gênica ", escreveram.
Portanto, a supressão robusta de genes pode depender da presença de um número elevado de siRNAs de complementaridade perfeita para um gene alvo em insetos como o WCR, que não possui um mecanismo para silenciar a amplificação do sinal, como o de C. elegans .
"Em resumo, nossos dados demonstram que vários insetos com comportamento de alimentação semelhante e que consomem uma fonte comum de alimentos para plantas manifestam uma capacidade dramaticamente diferente para absorver o dsrNA exógeno", concluíram os cientistas. "Ao contrário dos coleópteros examinados neste estudo, os lepidópteros recalcitrantes apresentaram maior degradação de dsRNA no lúmen intestinal e falta de acumulação estável de ARNs derivados de plantas, indicando uma variação significativa na potencial capacidade de participação em eRNAi".
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