Lipid metabolism in Rhodnius prolixus : Lessons from the genome

Majerowicz, David; Calderón-Fernández, Gustavo M.; Auger, Michèle; Paula, Iron F. De; Cardoso, Lívia S.; Juárez, M. Patricia; Atella, Geórgia C.; Gondim, Kátia C.

doi:10.1016/j.gene.2016.09.045

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“…In addition to the three FASN genes, R. prolixus has two gene fragments (RPRC000168 and RPRC000923) with moderate similarity (36-39%) to RPRC000269 and RPRC002909. The existence of FASN copies in tandem and gene fragments, as well as the larger number of FASN genes in insect genomes compared to other animal groups, suggests that gene expansion played a major role in the evolution of these genes in insects (Finck et al, 2016;Majerowicz et al, 2017). This process generated different genesalso expressed in different tissuesthat might have acquired distinct roles in insect physiology and metabolism.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

A fatty acid synthase gene (FASN3) from the integument tissue of Rhodnius prolixus contributes to cuticle water loss regulation

Moriconi

Dulbecco

Juárez

et al. 2019

Insect Molecular Biology

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Fatty acid synthase is a multifunctional enzyme involved in the formation of fatty acids. Despite the role of fatty acids in cell signalling and energy metabolism, and as precursors to pheromones and hydrocarbons that waterproof the cuticle, the insect fatty acid synthases have been scarcely studied. Here we perform the molecular characterization of three fatty acid synthase genes (fatty acid synthase RPRC000123, RPRC000269 and RPRC002909) in the Chagas disease vector, Rhodnius prolixus. Gene expression screening by reverse transcription quantitative PCR showed that RPRC000123 and RPRC002909 are expressed almost exclusively in the integument tissue whilst RPRC000269 is mostly expressed in the fat body and also in several body organs. Phylogenetic analysis, together with gene expression results, showed that RPRC000269, RPRC002909 and RPRC000123 are orthologues of Drosophila melanogaster fatty acid synthase 1 (FASN1), FASN2 and FASN3 genes, respectively. After RNA interference‐mediated knockdown of RPRC000123, insects died immediately after moulting to the next developmental stage. However, mortality was prevented by placing the insects under saturated humidity conditions, suggesting that dehydration might play a role in the insects’ death. Lipid analyses in RPRC000123‐silenced insects showed reduced amounts of integument fatty acids and methyl‐branched hydrocarbons, compared to controls. These data support an important role for FASN3 in the biosynthesis of the precursors to hydrocarbons that waterproof the insect cuticle.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

A fatty acid synthase gene (FASN3) from the integument tissue of Rhodnius prolixus contributes to cuticle water loss regulation

Moriconi

Dulbecco

Juárez

et al. 2019

Insect Molecular Biology

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“…(https://www.vectorbase.org/Rhodnius_ prolixus/Info/Index), which have been later on annotated as CYP4G106 and CYP4G107, respectively, according to CYP450 Database nomenclature (http://drnelson.uthsc. edu/CytochromeP450.html) (Schama et al, 2016;Majerowicz et al, 2017). Two CYP4G genes have been also found in a T. infestans integument transcriptome (Calderón-Fernández et al, 2017).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 94%

Deciphering the role of Rhodnius prolixusCYP4G genes in straight and methyl‐branched hydrocarbon formation and in desiccation tolerance

Dulbecco

Moriconi

Lynn

et al. 2020

Insect Molecular Biology

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Insect cuticle hydrocarbons are involved primarily in waterproofing the cuticle, but also participate in chemical communication and regulate the penetration of insecticides and microorganisms. The last step in insect hydrocarbon biosynthesis is carried out by an insect‐specific cytochrome P450 of the 4G subfamily (CYP4G). Two genes (CYP4G106 and CYP4G107) have been reported in the triatomines Rhodnius prolixus and Triatoma infestans. In this work, their molecular and functional characterization is carried out in R. prolixus, and their relevance to insect survival is assessed. Both genes are expressed almost exclusively in the integument and have an expression pattern dependent on the developmental stage and feeding status. CYP4G106 silencing diminished significantly the straight‐chain hydrocarbon production while a significant reduction – mostly of methyl‐branched chain hydrocarbons – was observed after CYP4G107 silencing. Molecular docking analyses using different aldehydes as hydrocarbon precursors predicted a better fit of straight‐chain aldehydes with CYP4G106 and methyl‐branched aldehydes with CYP4G107. Survival bioassays exposing the silenced insects to desiccation stress showed that CYP4G107 is determinant for the waterproofing properties of the R. prolixus cuticle. This is the first report on the in vivo specificity of two CYP4Gs to make mostly straight or methyl‐branched hydrocarbons, and also on their differential contribution to insect desiccation.

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“…Con respecto a los genes de triatominos, se cuenta con la información derivada de la secuenciación completa del genoma de R. prolixus (Mesquita et al 2015), y a partir de dicha información, un análisis de los genes involucrados en metabolismo lipídico y genes de detoxificación (Schama et al 2016, Majerowicz et al 2017. Además, se dispone de la información del transcriptoma de tracto digestivo de R. prolixus y de glándulas salivales de T. rubida (Ribeiro et al 2012(Ribeiro et al , 2014.…”

Section: Integumento De Los Insectosunclassified

“…Con la reciente secuenciación del genoma completo de R. prolixus (Mesquita et al 2015), se han identificado varios de los genes putativamente involucrados en la biosíntesis de lípidos cuticulares, entre ellos, tres genes FAS (que corresponderían a las específicas de integumento y a la FAS de cuerpo graso), diez genes ELOVL y 9 genes FAD, que estarían involcrados en la elongación y saturación respectivamente de las cadenas hidrocarbonadas y 13 genes FAR, involucrados putativamente en la reducción de precursores acilo graso para generar un aldehído o alcohol (Majerowicz et al 2017).…”

Section: Lp: Lipoforina Rpl: Receptor De Lipoforinaunclassified

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Rol de la cutícula en la resistencia a insecticidas y en la comunicación química de insectos vectores de la Enfermedad de Chagas

Dulbecco¹

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La enfermedad de Chagas es una enfermedad parasitaria sistémica causada por el protozoo flagelado Tripanosoma cruzi, considerada una de las endemias mas esparcidas de América Latina. La transmisión vectorial representa la forma de contagio más frecuente de Chagas, siendo Triatoma infestans el principal vector de la enfermedad en el Cono Sur de Sudamérica. Su control se basa en el rociado con insecticidas piretroides (principalmente deltametrina); sin embargo, desde hace varios años se vienen detectando fallas de control debido al desarrollo de poblaciones resistentes. La resistencia a insecticidas es un fenómeno multifactorial, que involucra varios mecanismos, entre ellos: resistencia metabólica por un aumento en la capacidad de metabolizar el insecticida, resistencia por modificación del sitio de acción que reduce la sensibilidad del insecticida y el factor cuticular, que implica una disminución en la penetración a través de la cutícula. El integumento, formado por la cutícula y la epidermis subyacente, es un tejido clave en contribuir al éxito evolutivo de los insectos y en su adaptación a ambientes muy diversos. Los lípidos de la superficie cuticular comprenden una mezcla compleja de compuestos carbonados de largas y muy largas cadenas, donde predominan hidrocarburos, ceras, alcoholes grasos, ácidos grasos y otros compuestos oxigenados de elevado peso molecular. Estos lípidos son esenciales en la fisiología de los insectos ya que evitan la pérdida de agua por evaporación, actúan en comunicación química como feromonas de contacto y regulan la penetración de insecticidas y microorganismos. El objetivo de este trabajo fue avanzar en el conocimiento de aspectos bioquímicos y moleculares del integumento y los lípidos cuticulares involucrados en la resistencia a insecticidas y en la comunicación química en triatominos. Estos conocimientos contribuyen no sólo a dilucidar los mecanismos y regulación de su formación, sino también en el mediano plazo, al diseño de estrategias que permitan tanto interferir en la formación de esta cubierta protectora o utilizarlo para el control de insectos plaga o de interés sanitario. Se lograron cuantificar las feromonas de contacto sexual C20-ol y C22-ol presentes en la epicutícula de hembras de T. infestans, que tienen un importante rol en la eficiencia reproductiva de la especie. A su vez, se comenzó con el estudio de genes codificantes de acil-CoA reductasas, enzimas involucradas en la síntesis de alcoholes grasos, y se evidenció la sobreexpresión de dos de ellos en el integumento de hembras, lo que sugiere su posible participación en la síntesis de estas feromonas. Mediante el análisis cuali-cuantitativos de lípidos cuticulares de insectos T. infestans de poblaciones resistente y susceptible a deltametrina, se logró concluir que los hidrocarburos son los principales responsables del componente lipídico del factor cuticular de la resistencia. Se caracterizaron molecular y funcionalmente los genes CYP4G, y se demostró que intervienen en la síntesis de los hidrocarburos con un rol diferenciado en función de la presencia o ausencia de ramificaciones en la cadena carbonada. Se evaluó la vía de transporte de deltametrina en la hemolinfa de insectos resistentes y susceptibles, y se determinó que la misma es ligada por principalmente por lipoforina y en menor medida por lipoproteína de muy alta densidad I. La cantidad transportada por las proteínas de hemolinfa no está relacionada con la susceptibilidad al insecticida. Se identificaron y clasificaron genes putativamente involucrados en la detoxificación de deltametrina en el integumento de T. infestans, y se demostró por primera vez que 5 genes pertenecientes al clan 4 de las citocromo P450 se encuentran sobreexpresados específicamente en el integumento de insectos resistentes. Esta información aporta nuevas evidencias sobre el rol del integumento en el fenómeno de resistencia: además de participar como barrera física con mayores cantidades de HC cuticulares, también contribuye en la detoxificación de insecticidas. Se incorpora un nuevo rol al factor cuticular: resistencia metabólica en la superficie.

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Lipid metabolism in Rhodnius prolixus : Lessons from the genome

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A fatty acid synthase gene (FASN3) from the integument tissue of Rhodnius prolixus contributes to cuticle water loss regulation

A fatty acid synthase gene (FASN3) from the integument tissue of Rhodnius prolixus contributes to cuticle water loss regulation

Deciphering the role of Rhodnius prolixusCYP4G genes in straight and methyl‐branched hydrocarbon formation and in desiccation tolerance

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