jueves 23 de abril de 2015
http://news.psu.edu/story/350186/2015/03/26/research/honey-bees-use-multiple-genetic-pathways-fight-infections
http://news.psu.edu/story/350186/2015/03/26/research/honey-bees-use-multiple-genetic-pathways-fight-infections
Las abejas utilizan varias vías genéticas para combatir infecciones
26 de marzo 2015
University Park, Pa. - Las abejas utilizan diferentes conjuntos de genes, regulados por dos mecanismos distintos, para luchar contra los virus, bacterias y parásitos intestinales, según investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania y el Instituto de Tecnología de Georgia. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a desarrollar tratamientos de abejas que se adaptan a los tipos específicos de infecciones.
"Nuestros resultados indican que diferentes conjuntos de genes se utilizan en la respuesta inmune a los virus en comparación con otros patógenos, y estos genes antivirales están regulados por dos procesos muy distintos - expresión y la metilación del ADN", dijo David Galbraith , estudiante de posgrado en entomología , Penn State.
Los resultados aparecerán en el actual (26 de marzo) número de PLoS Patógenos.
Según Christina Grozinger , director del Penn State Centro de Investigación Polinizadores , los apicultores pierden un promedio de 30 por ciento de sus colonias cada invierno y un promedio de 25 por ciento en el verano.
"Las abejas tienen más de 20 tipos de virus, y varios de ellos se han relacionado con la pérdida de las colonias de abejas melíferas," dijo ella. "Sin embargo, los apicultores en la actualidad no tienen métodos disponibles en el mercado para reducir las infecciones virales."
Con el objetivo de descubrir qué genes aumentan o disminuyen su actividad en respuesta a la presencia de virus, los investigadores midieron los niveles de expresión de todos los genes en el genoma de la abeja de la miel en ambos abejas infectadas y no infectadas. Ellos encontraron que la vía de RNAi había aumento de la actividad y, por lo tanto, es probable una vía inmune anti-viral importante en las abejas.
"Estudios previos han sugerido la vía de RNAi estuvo involucrado en la respuesta inmune anti-virales en las abejas, pero nos mostraron que los niveles de expresión de muchos genes en esta vía son significativamente más altos en las abejas infectadas con virus", dijo Grozinger. "La vía de RNAi ayuda a reducir y destruir el ARN viral por lo que no es contagioso."
Los científicos y apicultores están cada vez más interesados en el uso de enfoques de ARNi para controlar los virus y parásitos en cultivos agrícolas y en las colonias de abejas melíferas, según Grozinger.
"Vamos a necesitar asegurarnos que cualquier enfoque en los RNAi artificiales no interfiere con los mecanismos de RNAi antivirales naturales de las abejas", dijo Grozinger.
Además de examinar la expresión génica en abejas infectadas por virus en comparación con las abejas de miel no infectadas, los investigadores también escanearon el ADN de las abejas para las marcas de metilación adicionales que pueden haber sido añadidos o eliminados de los genes en las abejas infectadas con virus.
El equipo encontró que las infecciones virales hacen cambiar el patrón de metilación del ADN en las abejas de miel, y en un conjunto completamente diferente de genes de los que están en la vía de RNAi. Muchos de estos genes diferencialmente metilados también están involucrados en las respuestas anti-virales en mamíferos, pero que no han sido previamente vinculado a las respuestas anti-virales en los insectos, dijo Grozinger.
"Encontramos que había muy poca superposición entre los genes expresados diferencialmente y diferencialmente metilados, sugiriendo vías de respuesta genómicas duales a la infección viral", dijo Galbraith. "Por primera vez, que caracteriza tanto a los patrones globales de expresión génica y de metilación del ADN asociadas con la infección viral aguda en las abejas melíferas. Se confirmó que la vía de RNAi, que se ha visto en otros insectos, también es un mecanismo de defensa antiviral en las abejas melíferas . Y, por primera vez, hemos observado alteraciones en los patrones de metilación del ADN en respuesta a la infección viral en las abejas melíferas ".
Otros autores del artículo incluyen Sung Woo Yang, estudiante de posgrado en la bioinformática y Soojin Yi, profesor asociado de biología, tanto en el Instituto de Tecnología de Georgia, y Elina Lastro Niño, asistente apicultor extensión de la Universidad de California, Davis.
El Departamento de Agricultura y la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos proporcionó fondos para esta investigación.
Honey bees use multiple genetic pathways to fight infections
March 26, 2015
UNIVERSITY PARK, Pa. -- Honey bees use different sets of genes, regulated by two distinct mechanisms, to fight off viruses, bacteria and gut parasites, according to researchers at Penn State and the Georgia Institute of Technology. The findings may help scientists develop honey bee treatments that are tailored to specific types of infections.
"Our results indicate that different sets of genes are used in immune responses to viruses versus other pathogens, and these anti-viral genes are regulated by two very distinct processes -- expression and DNA methylation," said David Galbraith, graduate student in entomology, Penn State.
The results will appear in todays (Mar. 26) issue of PLOS Pathogens.
According to Christina Grozinger, director of the Penn State Center for Pollinator Research, beekeepers lose an average of 30 percent of their colonies every winter and an average of 25 percent in the summer.
"Honey bees have more than 20 types of viruses, and several of them have been linked to losses of honey bee colonies," she said. "Yet, beekeepers currently do not have any commercially available methods to reduce viral infections."
With a goal of uncovering which genes increase or decrease their activity in response to the presence of viruses, the researchers measured expression levels of all genes in the honey bee genome in both infected and uninfected bees. They found that the RNAi pathway had increased activity and, therefore, is likely an important anti-viral immune pathway in bees.
"Previous studies suggested the RNAi pathway was involved in anti-viral immune responses in bees, but we showed that expression levels of many genes in this pathway are significantly higher in virus-infected bees," said Grozinger. "The RNAi pathway helps to cut up and destroy viral RNA so it is not infectious."
Scientists and beekeepers are increasingly interested in using RNAi approaches to control viruses and parasites in agricultural crops and in honey bee colonies, according to Grozinger.
"We will need to make sure that any artificial RNAi approaches do not interfere with the natural anti-viral RNAi mechanisms in honey bees," Grozinger said.
In addition to examining gene expression in virus-infected versus uninfected honey bees, the researchers also scanned the honey bee DNA for extra methylation marks that may have been added or removed from genes in virus-infected bees.
The team found that viral infections do change the pattern of DNA methylation in honey bees, and in a completely different set of genes from the ones in the RNAi pathway. Many of these differentially methylated genes are also involved in anti-viral responses in mammals, but they have not previously been linked to anti-viral responses in insects, said Grozinger.
"We found that there was very little overlap between differentially expressed and differentially methylated genes, suggesting dual genomic response pathways to viral infection," said Galbraith. "For the first time, we characterized both the global gene expression and DNA methylation patterns associated with acute viral infection in honey bees. We confirmed that the RNAi pathway, which has been seen in other insects, is also an antiviral defense mechanism in honey bees. And, for the first time, we observed alterations in DNA methylation patterns in response to viral infection in honey bees."
Other authors on the paper include Xingyu Yang, graduate student in bioinformatics and Soojin Yi, associate professor of biology, both at Georgia Institute of Technology, and Elina Lastro Niño, assistant extension apiculturist, University of California, Davis.
The U.S. Department of Agriculture and National Science Foundation provided funding for this research.
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