Análisis genómico y molecular de la embriogénesis de Rhodnius prolixus (Stähl, 1859) (Hemíptera, Reduviidae): implicancias morfológico-evolutivas en insectos

2012 ◽  
Author(s):  
◽  
Lucía Elena Pagola
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Rhodnius Prolixus

Todos los animales que poseen simetría bilateral se encuentran definidos por dos ejes de simetría ortogonales, el eje anteroposterior (A-P) que corre de la boca al ano y un eje perpendicular a este, el eje dorsoventral (D-V). A pesar de la gran variedad de modos de desarrollo embrionario y formas finales encontradas en los animales, las redes regulatorias y factores de transcripción que dan origen a estos ejes se encuentran muy conservados. De aquí surge una pregunta central, cómo estas redes regulatorias tan conservadas crean tanta diversidad morfológica, se adaptan a nuevos ambientes y de qué manera las novedades evolutivas se incorporan en un sistema de patronamiento ya establecido. El eje DV es un buen sistema de estudio ya que se conoce en detalle en Drosophila melanogaster pero no en otros insectos. Los insectos además presentan una gran variedad de especies y modos de desarrollo embrionario lo que nos permite estudiar de qué manera las redes regulatorias se adaptan a novedades evolutivas y la existencia de varias técnicas que permiten testear el funcionamiento de los genes y sus interacciones. En este contexto hemos utilizado a Rhodnius prolixus como modelo para el estudio del establecimiento del eje DV en un embrión de banda germinal intermedia donde al final del desarrollo el embrión posee la misma forma que el adulto. Hemos estudiado en detalle el desarrollo embrionario de R. prolixus para una mejor comprensión de los patrones de expresión de los genes estudiados y su función. Además, se han buscado y anotado varios genes envueltos en la formación del eje DV: toll, dorsal, decapentaplegic, zerknült, twist y zelda. Mostraremos el patrón de expresión y los fenotipos resultado de ARNi parental de toll, dpp y dorsal, los cuales representan puntos clave en la regulación de la cascada D-V.

scholarly journals Análisis genómico-funcional de la embriología de Rhodnius prolixus (Ståhl, 1859) (Hemíptera, Reduviidae)

2012 ◽  
Author(s):  
◽  
Andrés E. Lavore
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Tribolium Castaneum ◽  
Rhodnius Prolixus

La genómica y biología del desarrollo de Rhodnius prolixus (vector de la enfermedad del Chagas) no fue estudiada sino hasta recientemente. El genoma de R. prolixus fue secuenciado y actualmente se encuentra en proceso de anotación. En este contexto, y dentro del consorcio de secuenciación del genoma de R. prolixus, se llevó a cabo la construcción de una genoteca normalizada de ADNc incluyendo todos los estadíos de desarrollo, desde huevos hasta insectos adultos, tanto hembras como machos. Tanto esta genoteca como la última versión de anotación del genoma de R. prolixus fueron utilizados para la búsqueda de genes de segmentación. Los genes identificados y caracterizados fueron los siguientes: giant, krüppel, hunchback, knirps, tailless, orthodenticle, empty-spiracles, forkhead, hairy, even skipped, runt y engrailed. A partir de la genoteca normalizada de ADNc se clonaron los genes Rp-gt y Rp-Kr, los cuales fueron caracterizados, mostrando su patrón de expresión y función durante el desarrollo embrionario. Mediante el análisis bioinformático de la región genómica upstream de las unidades transcripcionales de Rp-gt y Rp-Kr, se pudo identificar (para cada uno de estos genes) un potencial elemento regulatorio. Estos resultaron ser similares en posición y composición a los sitios de unión a factores de transcripción analizados en Drosophila melanogaster. Como referencia también se analizo la región equivalente en Tribolium castaneum. Rp-gt muestra expresión materna, de forma tal que el transcripto se encuentra en ovarios y oocitos sin fertilizar. En embriones en estadío de pre-blastodermo la distribución del transcripto es en parches formando un gradiente posterior. La expresión cigótica de Rp-gt se da en dos dominios, uno cefálico y otro abdominal. Mediante ARNi parental, se pudo ver que Rp-gt es requerido para la correcta formación de la cabeza y el abdomen. La cabeza pierde los apéndices mandibulares y maxilares, se reduce la longitud del clípeo-labro y el abdomen pierde segmentos anteriores. La expresión de Rp-Kr es cigótica. Durante el proceso de invaginación del embrión, Rp-Kr se expresa en la mitad posterior del huevo, mientras que durante el estadío de banda germinal se expresa en la parte central del embrión, desde el segmento torácico T2 hasta los primeros segmentos abdominales. Los embriones interferidos para Rp-Kr presentan una alteración del patrón de segmentación. Estas alteraciones corresponden a la zona media del embrión, donde se pierden el 2do y 3er segmento torácico y el abdomen se reduce de diez a seis segmentos. Además, los embriones con fenotipo interferido, muestran dificultades en la formación del segmento labial y T1, y cambios homeóticos, en los cuales aparece un peine tibial ectópico en la tibia de la pata T2. En la presente tesis doctoral, se muestra un análisis bioinformático de una genoteca normalizada de ESTs y la caracterización de la mayoría de los ortólogos de genes de VI segmentación para R. prolixus. Mostramos las potenciales regiones regulatorias para los genes Rp-gt y Rp-Kr, cuya posición se encuentra evolutivamente conservada tanto en D. melanogaster como en T. castaneum. Por último, se demuestra tanto estructural como funcionalmente que Rp-gt y Rp-Kr son verdaderos genes gap, el primero para la región cefálica y abdominal, y el segundo en la región central del embrión de R. prolixus.

scholarly journals Estudios funcionales comparados de la evolución de la segmentación en insectos

2014 ◽  
Author(s):  
◽  
Natalia Esponda Behrens
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Rhodnius Prolixus

La presente tesis comprende una revisión del desarrollo de Rhodnius prolixus (Stähl, 1859); anotación de genes del desarrollo temprano y estudios de expresión y funcionales de dos de esos genes. El objetivo general ha sido aportar datos que contribuyan a establecer redes génicas como blanco de la evolución de la forma en los insectos. Los objetivos específicos fueron: Identificar y anotar en el genoma de R.prolixus genes ortólogos a los genes HOX de Drosophila melanogaster (Meigen, 1830); caracterizar el cluster HOX y determinar la función de genes HOX mediante genómica funcional. Se identificaron 70 genes, la mayoría de ellos correspondientes al grupo de TF con homeobox. Se analizaron, curaron y anotaron 26 secuencias; incluyendo a los ocho HOX canónicos. Se logró demostrar que los genes HOX de R.prolixus están agrupados en un cluster y se plantean cinco agrupamientos probables. Los ensayos funcionales se realizaron usando un gen HOX ‒scr‒ y un activador HOX ‒caudal‒ involucrado en el establecimiento del eje anteroposterior. Para ello, se pusieron a punto las técnicas de hibridación in situ de embriones completos ‒WMISH‒ y de ARNi parental. La expresión de scr mostró un patrón acorde a lo esperado en relación a las observaciones hechas en otros insectos. La ARNi mostró variantes en comparación con especies relacionadas, pero se ajusta muy bien a lo esperado. La expresión de caudal muestra las siguientes similitudes con respecto a otras especies estudiadas: (1) actúa tempranamente como gen de efecto materno, (2) se expresa en la región posterior del huevo en estado de blastodermo, (3) los efectos de la ARNi son semejantes a los encontrados en otros insectos de banda germinal corta. Sin embargo, en estados de banda germinal, los resultados de expresión difieren respecto a otras observaciones, esto puede estar en relación con mecanismos de sañalización aún no descriptos para este gen.

scholarly journals Genómica del desarrollo embrionario de Rhodnius prolixus

2019 ◽  
Author(s):  
◽  
Agustina Pascual
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Rhodnius Prolixus ◽  
Expresión Génica ◽  
Para Determinar

El desarrollo de nuevos y asequibles métodos para la secuenciación de genomas completos, sumado al diseño de grandes proyectos de anotación genómica producen una gran cantidad de información que debe convertirse en datos funcionales. Dentro de este contexto, el análisis comparativo contribuye a generar información clave tanto para comprender la evolución como para la simple identificación génica en organismos desconocidos hasta el momento. Rhodnius prolixus surgió como organismo modelo de estudio en un primer momento para estudios fisiológicos y bioquímicos, los cuales fueron llevados a cabo por Sir V. B. Wigglesworth. Pasados los años y con el advenimiento de las técnicas moleculares, así como también la disponibilidad y acceso a las tecnologías de secuenciación masiva de segunda generación, se re-direccionó el foco de investigación a estudios genéticos. Contando como base con los estudios llevados a cabo en la década del 70 por Erwin Huebner sobre la morfología y citología de la estructura del ovario en R. prolixus, en este trabajo se propuso profundizar su descripción con técnicas moleculares modernas y analizar el perfil transcripcional de los ARN mensajeros durante la oogénesis y embriogénesis, para determinar la expresión génica en las diferentes etapas del desarrollo y validar la función de los genes relacionados con la oogénesis y con su contribución materna al huevo. Se generó información sobre el genoma expresado de R. prolixus desde la etapa de la oogénesis hasta los primeros estadios embrionarios. El material crudo obtenido tras la secuenciación se procesó para efectuar el posterior ensamble. Los transcriptos reconstruidos fueron constatados contra la base de datos generada a partir de los genes conocidos que se expresan durante el desarrollo embrionario de Drosophila melanogaster. De esta manera, se identificó un amplio repertorio de genes que se expresan durante los estadios estudiados, de los cuales se analizaron experimentalmente Bicaudal C, Bicaudal D y cornichon. Estos se validaron funcionalmente mediante la interferencia del ARN (ARNi) parental; en donde se evaluó analizando fertilidad y fenotipo a nivel de ovario, huevo y embrión. Se observó que Bicaudal C presenta un patrón de expresión materno y folicular en el ovario. Actúa manteniendo la estructura del epitelio folicular de manera organizada durante todo el proceso de oogénesis, dando lugar a una acumulación controlada de vitelo y a un correcto establecimiento del corion. Bicaudal D se vio que es necesario para la producción de huevos embrionados. Su silenciamiento génico llevó a la oviposición de huevos en los cuales no fue posible identificar ninguna estructura característica que permita inferir los ejes embrionarios que determinan el patrón corporal. Presenta una expresión génica materna y folicular a nivel del ovario; así como también expresión a nivel embrionario, exceptuando el estadio de cigoto, donde no se evidenció presencia alguna. cornichon no presentó función alguna durante la embriogénesis, aunque sí exhibió una activa expresión génica durante el desarrollo embrionario temprano, desde el estado de huevo no fertilizado hasta embrión gastrulante.

Author response for "Location and arrangement of campaniform sensilla in Drosophila melanogaster"

2020 ◽  
Author(s):  
Gesa F. Dinges ◽  
Alexander S. Chockley ◽  
Till Bockemühl ◽  
Kei Ito ◽  
Alexander Blanke ◽  
...  
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Author Response ◽  
Campaniform Sensilla

The Dermal Glands of Rhodnius Prolixus

1969 ◽  
Vol 27 ◽  
pp. 258-259
Author(s):  
J. E. Lai-Fook
Keyword(s):  
Fine Structure ◽  
Secretory Activity ◽  
Rhodnius Prolixus ◽  
Outermost Layer ◽  
Cement Layer ◽  
Dermal Glands

Dermal glands are epidermal derivatives which are reported to secrete either the cement layer, which is the outermost layer of the epicuticle or some component of the moulting fluid which digests the endocuticle. The secretions do not show well-defined staining reactions and therefore they have not been positively identified. This has contributed to another difficulty, namely, that of determining the time of secretory activity. This description of the fine structure of the developing glands in Rhodnius was undertaken to determine the time of activity, with a view to investigating their function.

Live Confocal Analysis of Fertilization and Early Development

2001 ◽  
Vol 7 (S2) ◽  
pp. 1012-1013
Author(s):  
Uyen Tram ◽  
William Sullivan
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Embryonic Development ◽  
Real Time ◽  
Early Development ◽  
Fluorescent Probes ◽  
Primary Defect ◽  
Fluorescent Analysis ◽  
Dynamic Event ◽  
Enormous Amount ◽  
Fluorescent Studies

Embryonic development is a dynamic event and is best studied in live animals in real time. Much of our knowledge of the early events of embryogenesis, however, comes from immunofluourescent analysis of fixed embryos. While these studies provide an enormous amount of information about the organization of different structures during development, they can give only a static glimpse of a very dynamic event. More recently real-time fluorescent studies of living embryos have become much more routine and have given new insights to how different structures and organelles (chromosomes, centrosomes, cytoskeleton, etc.) are coordinately regulated. This is in large part due to the development of commercially available fluorescent probes, GFP technology, and newly developed sensitive fluorescent microscopes. For example, live confocal fluorescent analysis proved essential in determining the primary defect in mutations that disrupt early nuclear divisions in Drosophila melanogaster. For organisms in which GPF transgenics is not available, fluorescent probes that label DNA, microtubules, and actin are available for microinjection.

Apoptosis and development

2003 ◽  
Vol 39 ◽  
pp. 11-24 ◽  
Author(s):  
Justin V McCarthy
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Mammalian Cells ◽  
Cell Number ◽  
Model Organisms ◽  
Biological Processes ◽  
Nematode Caenorhabditis Elegans ◽  
Apoptotic Pathway ◽  
Genetic Pathways ◽  
Evolutionarily Conserved ◽  
Multicellular Organisms

Apoptosis is an evolutionarily conserved process used by multicellular organisms to developmentally regulate cell number or to eliminate cells that are potentially detrimental to the organism. The large diversity of regulators of apoptosis in mammalian cells and their numerous interactions complicate the analysis of their individual functions, particularly in development. The remarkable conservation of apoptotic mechanisms across species has allowed the genetic pathways of apoptosis determined in lower species, such as the nematode Caenorhabditis elegans and the fruitfly Drosophila melanogaster, to act as models for understanding the biology of apoptosis in mammalian cells. Though many components of the apoptotic pathway are conserved between species, the use of additional model organisms has revealed several important differences and supports the use of model organisms in deciphering complex biological processes such as apoptosis.

Insights into amyloid disease from fly models

2014 ◽  
Vol 56 ◽  
pp. 69-83 ◽  
Author(s):  
Ko-Fan Chen ◽  
Damian C. Crowther
Keyword(s):  
Drosophila Melanogaster ◽  
Neurodegenerative Disorders ◽  
Amyloid Β ◽  
Amyloid Β Peptide ◽  
Disease Pathogenesis ◽  
Amyloid Aggregates ◽  
Aβ Amyloid ◽  
Polypeptide Chains ◽  
Amyloid Diseases

The formation of amyloid aggregates is a feature of most, if not all, polypeptide chains. In vivo modelling of this process has been undertaken in the fruitfly Drosophila melanogaster with remarkable success. Models of both neurological and systemic amyloid diseases have been generated and have informed our understanding of disease pathogenesis in two main ways. First, the toxic amyloid species have been at least partially characterized, for example in the case of the Aβ (amyloid β-peptide) associated with Alzheimer's disease. Secondly, the genetic underpinning of model disease-linked phenotypes has been characterized for a number of neurodegenerative disorders. The current challenge is to integrate our understanding of disease-linked processes in the fly with our growing knowledge of human disease, for the benefit of patients.

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