El receptor d'insulina com a element clau en la senyalització nutricional a la panerola Blattella germanica (L.) (Dictyoptera, Blattellidae)

Abstract

La panerola Blattella germanica és un insecte de metamorfosi incompleta (hemimetàbol) i anautògen. Aquesta és una estratègia reproductiva per la qual les femelles no es poden reproduir fins que no han menjat. D'alguna manera els senyals nutricionals han d'arribar als diferents teixits i cèl•lules per informar-los que s'ha assolit un estat nutricional adequat per iniciar els processos reproductius. Tant la via de TOR com la via del receptor d'insulina (InR) semblen formar part conjunta d'aquesta senyalització nutricional. A B. germanica la vitel•logènesi s'activa mitjançant l'hormona juvenil (HJ), que es fabrica i secreta per unes glàndules retrocerebrals anomenades corpora allata (CA). Quan falta l'aliment, els CA no sintetitzen HJ i aquesta no pot activar la síntesi de vitel•logenina (Vg) en el cos gras (CG), que no pot ser incorporada als ovaris, impedint que aquests es desenvolupin correctament.

Prèviament havia estat clonada la seqüència de TOR de B. germanica (BgTOR). En aquest treball s'han clonat les de BgInR, BgS6K i de BgPepck.

Gràcies al dsRNAi s'ha estudiat la funció del InR com a regulador del creixement, veient que no només afecta a la maduresa sexual de les femelles sinó també la seva mida quan s'injecta en estadis nimfals. La interferència del InR també produeix problemes en el correcte desenvolupament i desplegament de les ales i les tegmines. Així mateix, s'ha comprovat que la interferència del InR fa baixar els nivells dels trànscrits de HMG-S1, HMG-S2, HMG-R i epoxidasa en els CA, implicats en la síntesi d'HJ, així com de la Vg en CG , independentment de l'efecte de la HJ sobre aquesta. També s'ha vist que la interferència del InR produeix una major longevitat en les femelles, a causa que aquestes no es reprodueixen, evitant el desgast que això produeix. Alhora, l'aplicació de dsInR confereix certa protecció davant situacions de dejuni.

Altres resultats suggereixen que l'activació d'S6K, tal com succeeix en altres organismes, es realitza per modificacions post-transcripcionals, probablement per fosforilació de la proteïna. S'ha començat a posar a punt un sistema de western-blot per usar-lo per a la detecció de l'estat de fosforilació de S6K i per tant del seu estat d'activació. Mitjançant la tècnica del RNAi s'ha comprovat que la interferència per S6K fa baixar els transcrits de HMG-S1, HMGS2, HMG-R i epoxidasa en els CA, implicats en la síntesi d'HJ, així com la Vg en CG, indicant que està implicat en la transmissió del senyal nutricional als teixits implicats en la vitel•logènesi.

Finalment s'ha establert Pepck com a marcador de l'estat nutricional, ja que s'incrementa la seva expressió en situacions de dejuni. No s'ha observat, però, que augmenti quan es redueixen els nivells de S6K o InR mitjançant RNAi, la qual cosa ens indica que la influència de la situació de dejuni sobre la transcripció de PEPCK es pot realitzar per vies alternatives a S6K i InR, si bé sembla que necessita de la presència de InR funcional.

The cockroach Blatella germanica is a hemimetabolous insect with anautogenous reproduction. TOR and Insulin Receptor (InR) pathways are responsible of the nutritional signaling and to control reproductive processes. In B. germanica the yolk protein synthesis is activated by juvenile hormone (JH), which is secreted by retrocerebrals glands known as corpora allata (CA). In starvation, CA are not able to synthesize JH and it can’t activate the synthesis of vitelogenin (Vg) in the fat body (FB), and it can’t be incorporated by the ovaries, preventing their proper development.

In this work we have cloned the sequences of BgInR, BgS6K and BgPepck.

Using RNAi, InR has been studied as a regulator of growth, affecting not only sexual maturity of females, but also their size when RNAi is injected at nymphs. InR interference also produces problems for the proper development and deployment of wings and elytra. It has also been observed that InR interference lowers the levels of HMG-S1, HMG-S2, HMG-R and epoxidase transcription in CA, involved on the synthesis of JH by CA, and consequently, reducing Vg levels. Independently of JH, InR has a direct effect on Vg expression. Besides, InR interference confers greater longevity in females and protection in front of fasting.

We have also begun to implement western-blot technique to detect phosphorylation of S6K. The S6K interference reduce transcription levels of HMG-S1, HMG-S2, HMG-R and epoxidase in CA, and Vg in the CG , indicating that it is involved in nutritional signal transmission to the tissues involved in vitelogenesis.

Finally, we established Pepck as a marker of the nutritional status, as its expression is increased in starvation. However, it has not been observed any increase when reducing the levels of S6K or InR using RNAi, indicating that the influence of starvation on Pepck transcription can be performed in alternative ways to S6K and InR, but needs the presence of functional InR.