L’ADN metiltransferasa 3 en la resistència al fred de la mosca blanca del tabac (Entomologia mediterrània, 42/2017)

En el 1889, l’inspector d’agricultura grec Panagiotis Gennadius fou cridat a Agrinio, un dels centres tabaquers més importants de Grècia, per investigar una plaga que afectava les plantes de tabac. Gennadius identificà l’insecte responsable com una espècie desconeguda i va fer la descripció d’aquesta “mosca blanca del tabac”. En el 1897, hom descrigué una plaga del mateix insecte en cultius de moniatos als Estats Units. Amb els canvis en la sistemàtica de la família de les mosques blanques (Aleyrodidae), l’espècie descrita per Gennadius el 1889 rebé el nom científic de Bemisia tabaci. Originària segurament de la Índia, Bemisia tabaci s’ha estès per tot el món, com una espècie invasiva persistent, i que pot provocar plagues serioses en 500 cultius diferents, a més d’ésser un vector de nombroses malalties víriques de plantes. No cal dir que això ha atret un considerable esforç de recerca a resultes del qual hom ha vist que rere aquesta espècie morfològica s’hi amaga una vintena llarga d’espècies críptiques. Una d’aquestes és la Bemisia tabaci Mediterrània (Bemisia tabaci MED), distribuïda a tot el món, força virulenta i amb una elevada adaptabilitat ecològica degut, entre d’altres coses, a la seva termotolerància. El complex d’espècies de Bemisia tabaci ofereix l’oportunitat d’identificar els gens responsables d’aquestes característiques, ja que altres variants diferents de la Mediterrània són menys virulents o resisteixen pitjor el fred. Un exemple d’aquestes recerques el tenim en un article publicat a la revista Insect Molecular Biology en el qual els laboratoris de Hong Xiao-Yue, de la Universitat Agrícola de Najing, i de Wan Fanghao, de l’Acadèmcia Xinesa de Ciències Agrícoles de Beijing, caracteritzen molecularment l’ADN metiltransferasa 3 i estudien la seva possible implicació en la resposta a l’estrès tèrmic.

Mosques blanques en una fulla de tabac

La metilació d’ADN en la resposta a l’estrès ambiental

Els grups de recerca de Hong (al Departament d’Entomologia de la Universitat Agrícola de Nanjing) i de Wan (del Laboratori Estatal de Biologia de Malalties i Plagues de Plantes, de l’Institut de Protecció Vegetal de l’Acadèmia Xinesa de Ciències Agrícoles, alhora que del Centre de Gestió d’Espècies Foranes Invasives del Ministeri d’Agrícultura, a Beijing) han col·laborat en recerques sobre els sistemes de metilació d’ADN d’insectes, triant la Bemisia tabaci MED com a espècie model, degut a la seva rellevància com a plaga i vector de malalties vegetals.

En aquestes recerques han participat, per part del laboratori de Wan, Lü Zhi-Chuang, Wang Y.-S. i Liu Wan-Xue. El gros de la part experimental, realitzat entre Beijing i Nanjing, ha anat a càrrec de Dai Tian-Mei. El finançament s’ha fet a través del Programa Nacional de Recerca i Desenvolupament (projecte 2016YFC1200600), de la Fundació Nacional de Ciències Naturals de Xina (projecte 31672088), del Programa de Cooperació Internacional en Ciència i Tecnologia de Xina (2015DFG32300), del Fons Especial per a la Recerca Científica en la Protecció Ambiental (201409061) i del Fons Especial Comú per a la Indústria Agrícola (201303019)

La majoria de les espècies críptiques de Bemisia tabaci són relativament benignes en climes temperats, ja que les temperatures fredes afecten notablement la supervivència tant de larves com d’adults. En el cas de la Bemisia tabaci MED la termotolerància és prou elevada com per generar plagues també en latituds temperades. La resistència al fred s’explica per l’existència d’una resposta eficaç a l’estrès tèrmic. Aquesta resposta pot ésser descrita en termes de modificació en l’expressió d’un ample ventall de gens, en els diferents òrgans i en els diferents moments del cicle vital de l’insecte. La metilació de l’ADN, associada a modificacions reversibles de la cromatina, pot ésser un dels mecanismes implicats en aquesta alteració general de l’expressió de gens.

Esquema de la metilació i desmetilació de la citosina (C), una de les quatre bases de l’ADN. La metilació de l’ADN té lloc sobretot en les regions CpG del genoma, en les quals C dóna lloc a 5-metil-citosina (5mC)

La metilació de l’ADN és codificada per ADN metil-transferases. L’ADN metil-transferasa 3 (DNMT3) és un enzim E.C. 2.1.1.37 que metila seqüències CpG. L’activació de DNMT3 juga un paper en respostes a estrès ambiental en nombroses espècies.

Clonació i seqüenciació del gen Dnmt3 de B. tabaci MED

Dai et al. isolaren el gen Dnmt3 de la B. tabaci MED (BtDnmt3) a partir del seu ARN missatger. El cDNA clonat té una llarga de 3913 parells de nucleòtids, amb una pauta oberta de lectura de 1962 parells de nucleòtids, que dóna lloc a una proteïna (BtDNMT3) de 654 aminoàcids (73,89 kDa de pes molecular).

La hibridació in situ amb talls histològics de larves i adults de B. tabaci indica que l’expressió del gen BtDnmt3 es realitza principalment en la regió posterior del cos.

El gen BtDnmt3 davant d’un xoc tèrmic

En exposar en el laboratori larves i adults de B. tabaci MED a un xoc de calor, els nivells d’expressió del gen BtDnmt3 (mesurats per qRT-PCR) baixen de manera significativa.

Contràriament, quan els insects són exposats a un xoc de fred, l’expressió del gen BtDnmt3 s’eleva.

Si hom inhibeix l’expressió del gen BtDnmt3 (afegint a l’aliment dels insectes un constructe d’ARN bicatenari amb seqüències d’aquest gen), els insectes esdevenen menys resistents tant a la calor com al fred. Això indica que l’expressió d’aquest gen s’associa a la resposta a l’estrès tèrmic. És rellevant que la resposta de l’expressió del gen al fred i a la calor sigui oposada, és a dir amb una sobreexpressió en el primer cas i una infraexpressió en el segon.

Dai et al., doncs, consideren que la metilació d’ADN podria constituir una diana per disminuir la termotolerància d’aquesta espècie, i dificultar la seva invasivitat i colonització en diversos ambients.

Lligams:

Molecular characterizations of DNA methyltransferase 3 and its roles in temperature tolerance in the whitefly, Bemisia tabaci Mediterranean. T.-M. Dai, Z.-C Lü, Y.-S. Wang, W.-X. Liu, X.-Y. Hong, F.-H. Wan. Insect. Mol. Biol. 10.1111/imb.12354 (2017).

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: