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Título: Busca e compreensão de mecanismos biológicos através de análises in silico do transcriptoma de Apis mellifera
Título(s) alternativo(s): Search and understanding of biological mechanisms through in silico analysis of the Apis mellifera transcriptome
Autor(es): Quintino, Larissa Fernanda
Orientador(es): Potrich, Michele
Palavras-chave: Regulação de expressão gênica
Genética animal
Abelhas
Genetic regulation
Animal genetics
Bees
Data do documento: 13-Dez-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Dois Vizinhos
Citação: QUINTINO, Larissa Fernanda. Busca e compreensão de mecanismos biológicos através de análises in silico do transcriptoma de Apis mellifera. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Zootecnia) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2021.
Resumo: As abelhas são excelentes agentes polinizadores e produtoras de mel, geleia real, apitoxina e própolis. Nos últimos anos, a sua atividade vem sendo afetada devido ao uso exacerbado de agrotóxicos em áreas de plantio comercial. Com base nisso, as análises do efeito genético e ambiental, bem como a interação entre esses dois fatores, poderão contribuir com o entendimento sob as alterações fenotípicas causadas pelo uso de agrotóxico. Embora o efeito ambiental seja um fator limitante a ser mensurado, estudos de transcriptoma poderão auxiliar nos programas de melhoramento. No entanto, apesar desses insetos serem considerados organismo-modelo para diversos campos da ciência, muito pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares que regem a biologia desses insetos. A nível molecular, os lncRNAs estão ganhando destaque devido ao seu envolvimento na expressão epigenética até mesmo transcricionais e traducionais. Devido à grande importância dessas moléculas, o presente trabalho tem como objetivo caracterizar e avaliar potenciais lncRNAs envolvidos no sistema biológico da abelha. Foi selecionado o conjunto de dados de abelhas expostas à cipermetrina (cipermetrina 0,3 ng/abelha e cipermetrina 3 ng/abelha), a fim de fazer as análises de transcriptoma por meio de métodos computacionais. Para isso, foi realizada a análise de controle de qualidade das amostras (FastQC e Trim Galore!), mapeamento das sequências (Hisat2) contra o genoma de referência Amel_HAv3.1, por seguinte a quantificação (Htseqcount) a partir da anotação do conjunto de RNAs de Apis mellifera. Para a expressão diferencial dos RNAs entre as amostras, foi utilizado o software EdgeR. Posteriormente foi feito a normalização das sequências e análise de rede de co-expressão para identificar a interação dos transcritos (mRNA e lncRNA) utilizando o Cytoscape e respectivamente foi analisada as funções das moléculas de lncRNA a partir da ferramenta ClueGO. Os transcritos correlacionados foram submetidos a análise preditiva de localização subcelular pelo iLocLncRNA. Dessa forma, foi observado ao todo 21 lncRNAs diferencialmente expressos em cipermetrina (3 ng), enquanto 2 lncRNAs foram diferencialmente expressos em cipermetrina de menor dosagem (0,3 ng). Parte desses lncRNAs diferencialmente expresso em cipermetrina 3 ng estão correlacionados com mRNAs, em vias como formação dorsoventral axial e processo catabólico de mRNAs. Além disso, conforme a análise da localização subcelular dos lncRNAs, observou-se que grande parte dessas moléculas estão situados no núcleo e citoplasma. Os resultados demonstram possível envolvimento dessas moléculas a nível transcricional. Diante disso, apesar de haver indícios da atuação dessas moléculas, ainda são necessários mais estudos para compreender a biologia das abelhas, principalmente no que tange ao efeito de agrotóxicos.
Abstract: Honey bees are excellent pollinating agents and producers of honey, royal jelly, apitoxins and propolis. In recent years, its activity has been affected due to the exacerbated use of pesticides in commercial plantation areas. Based on this, the analysis of genetic and environmental effects, as well as an interaction between these two factors, contribute to the understanding of how phenotypic changes caused by the use of pesticides. Although the environmental effect is a limiting factor to be measured, transcriptome studies can help in breeding programs. However, despite these insects being considered model organisms for several fields of science, very little is known about the molecular mechanisms that govern the biology of these insects. At the molecular level, lncRNAs are gaining prominence due to their involvement in epigenetic expression, even transcriptional and translational. Due to the great importance of these molecules, this work aims to characterize and evaluate potential lncRNAs involved in the biological system of the bee. The data set of bees exposed to cypermethrin (cypermethrin 0.3 ng/bee and cypermethrin 3 ng/bee) was selected to carry out the transcriptome analyzes using computational methods. For this, the quality control analysis of the samples (FastQC and Trim Galore!), mapping of the sequences (Hisat2) against the reference genome Amel_HAv3.1 was carried out, then the quantification (Htseq-count) was performed from the annotation of the Apis mellifera RNA set. For the differential expression of RNAs between samples, the EdgeR software was used. Afterwards, normalization of the sequences and analysis of the coexpression network were carried out to identify the interaction of transcripts (mRNA and lncRNA) using Cytoscape and, respectively, the functions of lncRNA molecules were analyzed using the ClueGO tool. The correlated transcripts were submitted to predictive analysis of subcellular localization by iLoc-LncRNA. Thus, a total of 21 lncRNAs differentially expressed in cypermethrin (3 ng) were observed, while 2 lncRNAs were differentially expressed in lower dose cypermethrin (0.3 ng). Part of these lncRNAs differentially expressed in cypermethrin 3 ng are correlated with mRNAs, in pathways such as dorsoventral axial formation and mRNA catabolic process. Furthermore, according to the analysis of the subcellular localization of lncRNAs, it was observed that most of these molecules are in the nucleus and cytoplasm. The results demonstrate a possible involvement of these molecules at the transcriptional level. Therefore, although there is evidence of the action of these molecules, further studies are needed to understand the biology of honey bees, especially regarding the effect of pesticides.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33343
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