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Convertendo mosquitos fêmeas em machos que não mordem, com implicações no controle de mosquitos
Os mosquitos machos não picam e são incapazes de transmitir patógenos aos seres humanos. Os mosquitos fêmeas, por outro lado, são capazes de morder.
Por Virginia Tech - 14/07/2020


Michelle Anderson (à esquerda) e Azadeh Aryan (à direita) são vistas realizando experimentos no insetário em 2016. Crédito: Foto cortesia de Avery Stolte

Pesquisadores da Virginia Tech provaram que um único gene pode converter mosquitos fêmeas do Aedes aegypti em mosquitos machos férteis e identificaram um gene necessário para o voo do mosquito macho.

Os mosquitos machos não picam e são incapazes de transmitir patógenos aos seres humanos. Os mosquitos fêmeas, por outro lado, são capazes de morder.

Os mosquitos fêmeas do Aedes aegypti precisam de sangue para produzir ovos, tornando-os os principais portadores dos patógenos que causam o zika e a dengue nos seres humanos.

"A presença de um locus determinante para o sexo masculino (locus M) estabelece o sexo masculino no Aedes aegypti e o locus M é herdado apenas pela prole masculina, como o cromossomo Y humano", disse Zhijian Tu, professor do Departamento de Bioquímica na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida.

"Ao inserir Nix, um gene determinante masculino descoberto anteriormente no locus M de Aedes aegypti, em uma região cromossômica que pode ser herdada por mulheres, mostramos que Nix por si só era suficiente para converter fêmeas em machos férteis. Isso pode ter implicações para desenvolvimento de futuras técnicas de controle de mosquitos ".

Essas descobertas foram publicadas nos Anais da Academia Nacional de Ciências .

"Também descobrimos que era necessário um segundo gene, chamado mio-sexo, para o voo masculino. Este trabalho lança luz sobre a base molecular da função do locus M, que contém pelo menos 30 genes ", disse Azadeh Aryan, uma pesquisa cientista no laboratório de Tu e o primeiro autor do artigo.

Aryan e colegas geraram e caracterizaram várias linhas de mosquitos transgênicos que expressavam uma cópia extra do gene Nix sob o controle de seu próprio promotor. Maria Sharakhova, professora assistente de entomologia na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida, e Anastasia Naumencko, ex-assistente de pesquisa graduada, mapeou o local de inserção cromossômica da cópia extra do Nix.

A equipe da Virginia Tech, em colaboração com o laboratório de Zach Adelman no Departamento de Entomologia da Texas A&M University e Chunhong Mao do Biocomplexity Institute & Initiative da University of Virginia, descobriu que o transgene Nix sozinho, mesmo sem o locus M, era suficiente converter fêmeas em homens com características sexualmente dimórficas específicas para homens e expressão de genes semelhantes a homens.
 
"A conversão sexual mediada por Nix foi altamente penetrante e estável ao longo de muitas gerações no laboratório, o que significa que essas características serão herdadas pelas próximas gerações", disse Michelle Anderson, ex-membro dos laboratórios Adelman e Tu e atualmente atualmente pesquisador sênior do Instituto Pirbright, no Reino Unido.

Embora o gene Nix tenha sido capaz de converter as fêmeas em machos, os machos convertidos não puderam voar porque não herdaram o gene mio-sexo, que também está localizado no locus M.

Nocautear o mio-sexo em homens do tipo selvagem confirmou que a falta de mio-sexo nos homens convertidos em sexo é a razão pela qual eles não podiam voar. Embora seja necessário um voo para o acasalamento, os machos convertidos em sexo ainda eram capazes de gerar progênie viável convertida em sexo quando apresentados com fêmeas selvagens anestesiadas a frio.

"O Nix tem um grande potencial para desenvolver estratégias de controle de mosquitos para reduzir populações de vetores por meio da conversão sexual de mulher para homem, ou para ajudar na Técnica de Insetos Estéreis, que exige a liberação de apenas machos não-mordentes", disse James Biedler, cientista pesquisador do Tu laboratório.

Os métodos genéticos que dependem do acasalamento para controlar os mosquitos têm como alvo apenas uma espécie específica. Nesse caso, a equipe Tu tem como alvo o Aedes aegypti, uma espécie que invadiu as Américas há algumas centenas de anos e representa uma ameaça para os seres humanos.

No entanto, são necessárias mais pesquisas antes que linhas transgênicas potencialmente úteis possam ser geradas para testes iniciais em gaiolas de laboratório. "Um dos desafios é produzir linhagens transgênicas que convertam as fêmeas em mosquitos machos voadores e férteis, inserindo os genes Nix e mio-sexo em seu genoma juntos", disse Adelman.

Enquanto a equipe Tu olha para o futuro próximo, eles desejam explorar o mecanismo pelo qual o gene Nix ativa o caminho do desenvolvimento masculino. A equipe também está interessada em aprender como evolui dentro de espécies de mosquitos do mesmo gênero.

"Descobrimos que o gene Nix está presente em outros mosquitos Aedes. A questão é: como esse gene e o local determinante do sexo evoluíram nos mosquitos?" disse Tu, que também é membro do corpo docente do Instituto de Ciências da Vida Fralin.

Além de mergulhar nas profundezas do gene Nix em mosquitos , os pesquisadores esperam que essas descobertas informem futuras investigações sobre cromossomos sexuais homomórficos encontrados em outros insetos, vertebrados e plantas.

 

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