Efeito da radiação ultravioleta B em embriões do camarão de água doce Macrobrachium olfersii: identificação e avaliação do perfil transcricional de genes envolvidos na atividade mitocondrial

Abstract

Estudos utilizando o embrião do camarão de água doce Macrobrachium olfersii têm relatado alterações nas células embrionárias após a exposição à radiação UVB, como danos ao DNA e mitocondriais. Considerando a importância da mitocôndria nas células embrionárias, o objetivo deste estudo foi caracterizar os aspectos da morfofuncionalidade mitocondrial em embriões de M. olfersii, bem como as respostas mitocondriais frente à exposição à radiação UVB. A partir do transcriptoma de embriões de M. olfersii, foi realizada a identificação das sequências codificantes dos genes Tfam, Nrf1, Mfn1 e Drp1. A relação filogenética demonstrou forte identidade aminoacídica e caráter altamente conservado das sequências. Os resultados obtidos mostraram que a expressão dos genes analisados foi altamente regulada durante o desenvolvimento embrionário, aumentando seus níveis próximos à eclosão. Além disso, o número de cópias do mtDNA foi maior nos dias embrionários iniciais. O próximo passo foi investigar o efeito da exposição à radiação UVB sobre a morfofuncionalidade mitocondrial utilizando uma dose similar à radiação UVB ambiental. Após 1, 12, 24 e 48 h de exposição, os embriões foram analisados. Foram reconhecidas alterações nucleares e citoplasmáticas, como mitocôndrias com formas anômalas e perda das cristas mitocondriais. A produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) foi maior após 1 h da exposição à radiação UVB. Além disso, foram observados maiores níveis de transcritos dos genes Tfam, Nrf1 e Drp1, e maior número de cópias do mtDNA nos embriões expostos à radiação UVB. Por fim, a exposição à radiação UVB resultou em um aumento do conteúdo das proteínas PRK8, p62 e LC3II, relacionadas ao processo de mitofagia. Considerando nossos resultados e o conhecimento atual sobre os efeitos da radiação UVB, apontamos a mitocôndria como um importante alvo celular dessa radiação nas células embrionárias de M. olfersii. Propomos que as respostas mitocondriais sejam usadas como uma ferramenta para avaliação do estresse ambiental causado pela radiação UVB em embriões de espécies aquáticas.

Abstract : Studies using embryo of freshwater prawn Macrobrachium olfersii have reported changes in embryonic cells after the UVB radiation exposure, as DNA and mitochondrial damage. Considering the importance of mitochondria in embryonic cells, the aim of this study was to characterize aspects of mitochondrial morphofunction in embryos of M. olfersii, as well as mitochondrial responses to UVB radiation exposure. From the transcriptome of M. olfersii embryos, the coding sequences of the Tfam, Nrf1, Mfn1 and Drp1 genes were identified. The phylogenetic relationship demonstrated strong aminidic identity and charater highly conserved of the sequences. The results showed that the expression of the analyzed genes was highly regulated during embryonic development, increasing their levels close to hatching. In addition, mitochondrial DNA (mtDNA) copies were higher at initial embryonic days. The next step was to investigate the effect of UVB radiation on mitochondrial morphology using an environmental dose of UVB. After 1, 12, 24 and 48 h of exposure, the embryos were analyzed. Nuclear and cytoplasmic alterations were recognized, as mitochondria with anomalous shapes and loss of mitochondrial ridges. The production of reactive oxygen species (ROS) was higher after 1 h to UVB exposure. In addition, higher transcript levels of Tfam, Nrf1 e Drp1 genes and higher numer of mtDNA copies in embryos exposed to UVB radiation were observed. Finally, the UVB radiation exposure resulted in an increase in the content of the PRK8, p62 and LC3II proteins, related to the mitophagy process. Considering our results and current knowledge on the effects of UVB radiation, we have pointed the mitochondria as an important cellular target to this radiation in the embryonic cells of M. olfersii. We propose that the mitochondrial responses can be used as a tool for assessing environmental stress caused by UVB radiation in embryos of aquatic species.