Identificación y caracterización funcional de las proteínas olfativas no receptoras en el transcriptoma de Dendroctonus adjunctus (Coleoptera: Curculionidae).

Abstract

El descortezador de las alturas Dendoroctonus adjunctus (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) es una de las cinco plagas primarias más importantes en ecosistemas forestales de México, su comportamiento de dispersión y de apareamiento, están regulados por un sistema de comunicación mediado por semioquímicos, cuyo conocimiento a nivel molecular tiene el potencial para el desarrollo de herramientas y aplicaciones biotecnológicas. Este estudio, representa el primer análisis del transcriptoma de cabeza de machos y hembras de D. adjunctus y la identificación del repertorio de genes olfativos no receptores involucrados en la percepción de odores y su caracterización funcional, mediante la búsqueda de dominios proteicos, patrones de motivos de novo y su comparación en el análisis filogenético con OBPs, CSPs y SNMPs de especies relacionadas, además del diseño de la estructura tridimensional de proteínas mediante modelización comparativa y por homología . El ensamble de novo resultó en 44,420 unigenes y la ontología de genes fue similar al de transcriptomas de antenas de otras especies de insectos, que reflejan procesos metabólicos relacionados al olfato y transducción de señales. En este estudio, se identificaron tres familias de genes olfativos no receptores que incluyen 27 DadjOBPs, 7 DadjCSPs y 2 DadjSNMPs, cuyos transcritos se anotaron con base a la similitud-homología y búsqueda de dominios conservados. El análisis de motivos de las proteínas no receptoras, proporcionó información clara sobre las características distintivas de cada familia y sus subclases, además, la comparación de los patrones de motivos conservados y los árboles filogenéticos, sugieren agrupamientos en las tres familias de proteínas con regiones distintivas que podrían tener importancia funcional y que junto con las relaciones con proteínas homologas, cuyos perfiles de expresión han sido estudiados, proporciona un valioso recurso para futuras investigaciones de diferentes especies de Dendroctonus. Finalmente, las cinco estructuras tridimensionales de DadjOBPs (2), DadjCSPs (3) y DadjSNMP1a, resultaron en modelos precisos y de alta calidad que pueden utilizarse para estudios de acoplamiento o simulación molecular. Estos resultados incrementan el conocimiento sobre las bases moleculares del sistema perireceptor para especies de descortezadores y ayudará al desarrollo de herramientas que complementen las estrategias de manejo de estas plagas. _______________ IDENTIFICATION AND FUNCTIONAL CHARACTERIZATION OF NON-RECEPTOR OLFACTORY PROTEINS IN THE TRANSCRIPTOME OF Dendroctonus adjunctus (COLEOPTERA: CURCULIONIDAE). ABSTRACT: The round-headed pine beetle Dendroctonus adjunctus is one of the five most critical primary pests in forest ecosystems in Mexico, whose dispersion, and colonization behavior are linked to a communication system mediated by semiochemicals, its study at molecular level has the potential for the development of biotechnological tools and applications. This study provides the first head transcriptome analysis of D. adjunctus and the identification of the non-receptor olfactory genes involved in the perception of odors. De novo assembly resulted in 44,420 unigenes and, GO annotations were similar to antennal transcriptomes of other beetle species, which reflect metabolic processes related to smell and signal transduction. We identified three families of non-receptor olfactory genes that includes 27 DadjOBPs, 7 DadjCSPs, and 2 DadjSNMPs, whose transcripts were annotated based on similarity/homology and searching for conserved domains. Motif analysis of non-receptor proteins provided clear information about the distinctive features of each family and its subclasses. The comparison of conserved motif patterns with the phylogenetic trees suggested clusters in the three families with distinctive regions that could have functional importance, and in addition to relationships with homologous proteins with expression profiles that have been studied, provides a valuable resource for future research on different Dendroctonus species. Finally, the five three-dimensional structures of DadjOBPs (2), DadjCSPs (3), and DadjSNMP1a, resulted in accurate and high-quality models that can be used for docking and molecular simulation studies. These results increase the knowledge about the molecular basis of the perireceptor system for bark beetle species and will contribute to the development of tools to complement management strategies.