Cientistas decodificam genoma completo de duas espécies de vetores de leishmanioses

Um consórcio internacional de cientistas, com participação da Fundação Oswaldo Cruz, decodificou o genoma completo de duas espécies de flebotomíneos, vetores de leishmanioses. Os insetos Lutzomyia longipalpis e Phlebotomus papatasi tiveram o DNA sequenciado pela primeira vez, com caracterização de genes associados a comportamentos importantes na transmissão das doenças. Os resultados foram publicados na revista científica Plos Neglected Tropical Diseases.

Insetos flebotomíneos são popularmente conhecidos como mosquito palha, asa-dura, tatuquiras ou birigui (foto: Josué Damacena)

As leishmanioses são um grupo de doenças causadas por parasitos do gênero Leishmania, que são transmitidos para as pessoas pela picada dos flebotomíneos. Esses insetos são popularmente conhecidos como mosquito palha, asa-dura, tatuquiras ou birigui, entre outros nomes. A infecção pode provocar lesões de pele, mucosas (como boca e nariz) ou órgãos internos (como fígado e rins), o que pode ser fatal se não houver tratamento adequado. 

O Brasil é um dos países mais afetados pelas leishmanioses no mundo. Por ano, são registrados 21 mil casos de leishmaniose tegumentar (que atinge a pele ou as mucosas) e 3,5 mil casos de leishmaniose visceral (que atinge órgãos internos), segundo dados do Ministério da Saúde.

De acordo com os autores do estudo, o sequenciamento do genoma dos vetores abre portas para expandir pesquisas, incluindo a busca de novas estratégias de controle vetorial. “Para ações de controle e vigilância, você precisa conhecer bem o seu alvo. O sequenciamento do genoma abre uma ‘avenida’ de investigações sobre a biologia dos flebotomíneos e fornece uma base de dados para buscar ferramentas específicas e eficazes contra esses vetores”, ressaltou o chefe do Laboratório de Bioquímica e Fisiologia de Insetos do Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz), Fernando Genta.

“Durante muitos anos, o conhecimento sobre genética de insetos foi baseado em Drosofila melanogaster, a mosca da fruta. Depois, tivemos sequenciamentos de genoma completo de mosquitos, de barbeiro, mas ainda não havia para flebotomíneos, que são vetores de grande importância epidemiológica. Esse projeto mostra que há sequências conservadas, mas também diferenças importantes entre as espécies estudadas”, pontuou Rayane Teles de Freitas, doutora pelo Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular do IOC.

O esforço para sequenciar os genomas dos insetos reuniu mais de 70 pesquisadores, de 13 países. O grupo teve participação de 15 cientistas do Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz), de seis dos laboratórios: de Biologia Molecular de Insetos; Biologia Molecular de Parasitos e Vetores; Bioquímica e Fisiologia de Insetos; Doenças Parasitárias; Interdisciplinar de Vigilância Entomológica em Diptera e Hemiptera; e Mosquitos Transmissores de Hematozoários. Na Fiocruz, participaram também pesquisadores do Instituto Gonçalo Moniz (Fiocruz-Bahia) e Instituto René Rachou (Fiocruz-Minas).

Genes mapeados

Da concepção à publicação dos resultados, o projeto levou mais de 15 anos para ser executado. Entre os desafios, os pesquisadores precisaram lidar com a diversidade dos flebotomíneos. Insetos do gênero Lutzomyia transmitem a infecção nas Américas, enquanto vetores do gênero Phlebotomus propagam a doença na Europa, Ásia e África. Ao todo, são dezenas de espécies com papel reconhecido na transmissão das leishmanioses.

Nesse cenário, os cientistas selecionaram uma espécie importante de cada gênero para a pesquisa. O inseto Lu. Longipalpis é encontrado nas Américas Central e do Sul, inclusive no Brasil, onde transmite a Leishmania infantum, que provoca leishmaniose visceral. A espécie Ph. papatasi está presente na Europa, Oriente Médio e Norte da África, transmitindo o parasito Leishmania major, que causa leishmaniose cutânea.

Foto: Josué Damacena. Arte: Jefferson Mendes

Analisando o genoma completo dos vetores, os pesquisadores caracterizaram genes associados a comportamentos que interferem na capacidade de transmitir a infecção e podem ser alvo em estratégias de controle vetorial. Como exemplo, os autores citam genes que regulam o ritmo circadiano e a resposta imune dos vetores.

“Os genes de ritmo regulam comportamentos dos vetores em resposta às variações diárias de luz e temperatura. Isso tem relação com a competência vetorial porque influencia, por exemplo, a busca de criadouros e os horários de picadas”, explicou a chefe do Laboratório de Biologia Molecular de Insetos, Rafaela Bruno. 

“A anotação desses genes forma um banco de dados que pode ser explorado em outras pesquisas”, completou o pesquisador do Laboratório de Mosquitos Transmissores de Hematozoários, Márcio Pavan.

“Quando são infectados por Leishmania, os flebotomíneos desenvolvem uma resposta imunológica, assim como os seres humanos. Conhecer os genes de imunidade do inseto é importante, por exemplo, para identificar alvos para bloquear a infecção no vetor”, afirmou a pesquisadora do Laboratório de Biologia Molecular de Parasitos e Vetores, Yara Traub-Cseko, citando projetos em curso no Laboratório que buscam desenvolver vacinas capazes de bloquear a transmissão de leishmanioses. 

Nos diferentes grupos de genes caracterizados, as análises revelaram semelhanças e diferenças entre as duas espécies de flebotomíneos estudadas. “Vimos que a maquinaria de enzimas que o inseto usa para digerir proteínas tem muitas moléculas conservadas nas duas espécies. Já na digestão de açúcar, existe mais variação. Lu. longipalpis têm um arsenal de enzimas para digestão de açúcares mais diversificado, o que pode ser associado com a exposição a maior diversidade de plantas nas Américas. Essa pode ter sido uma das forças evolutivas desse genoma”, avaliou Fernando. 

O estudo incluiu ainda análises de populações de cada vetor encontradas em diferentes localidades com o objetivo de mapear a variabilidade genética interna de cada espécie. Rafaela destacou a importância dessa investigação uma vez que diversos dados apontam para a caracterização de Lu. longipalpis como um complexo de espécies, reunindo vetores com aparência muito semelhante, mas que podem ser classificados como espécies distintas por causa de diferenças comportamentais e genéticas.

“Realizamos coletas em diferentes locais do Brasil onde aparentemente encontram-se espécies diferentes do complexo. A análise genética dessas populações mostrou diferenças importantes, que reforçam que Lu. longipalpisé um complexo de espécies”, disse a pesquisadora.

Sequenciamento

O genoma dos flebotomíneos (como o de outros insetos, animais e, inclusive, do ser humano) é formado por milhões de pequenas moléculas, chamadas de nucleotídeos, que são identificados pelas letras A, C, T e G. Quando dizemos que o genoma completo dos vetores foi sequenciado, isso significa que os cientistas descobriram a ordem das moléculas que formam o DNA dos insetos. 

Porém, isso é só o começo do trabalho. Os genes são trechos do DNA que orientam a produção de proteínas e outras moléculas que formam o organismo e regulam comportamentos. Se o DNA é um código, identificar os genes corresponde a decodificar a mensagem inscrita no genoma.

No estudo recém-publicado, os pesquisadores constataram que o DNA de Lu. longipalpis é composto por cerca de 150 milhões de pares de nucleotídeos, contendo mais de dez mil genes. No DNA de Ph. papatasi, foram detectados aproximadamente 350 milhões de pares de nucleotídeos e anotados mais de 11 mil genes. 

A grande diferença no tamanho dos genomas foi explicada pela presença de muitos trechos repetitivos no DNA do vetor do Velho Mundo. A presença desses segmentos, que não correspondem a genes, é associada com o padrão de evolução das espécies.

“O sequenciamento do genoma completo forma um banco de dados. Se um pesquisador resolve estudar uma coisa nova, que ninguém estudou antes, ele tem essa fonte para fazer comparações e identificar novos genes ou variações em sequências, para aprofundar o que não sabia”, salientou Yara.