Respostas transcricionais comparativas de vias associadas à pigmentação e ao sistema imunológico em manto de ostras nativas Crassostrea gasar com diferentes colorações de conchas.

Abstract

Programas de melhoramento genético têm impulsionado a produção de ostras por meio da seleção de linhagens com maior crescimento, sobrevivência, resistência a doenças e outras características, como a coloração das conchas. Nesse contexto, o Laboratório de Moluscos Marinhos (LMM) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolve linhagens coloridas da ostra do Pacífico Crassostrea gigas e da ostra nativa Crassostrea gasar. A coloração das conchas é uma característica herdável associada à expressão gênica, sendo o manto um tecido importante na biossíntese de pigmentos. Entretanto, pouco se conhece sobre os mecanismos moleculares envolvidos na pigmentação de C. gasar, espécie nativa com elevado potencial aquícola. As linhagens de cor de cocha preta, dourada e listrada apresentam mantos com tonalidades escura, clara e marrom, sugerindo uma relação entre a coloração do manto e as conchas. O objetivo deste estudo foi investigar genes associados às vias de melanogênese e endocitose, por meio de análises de RNA-seq, bem como validar os resultados transcritômicos por RT-qPCR. Foram realizados os contrastes entre manto escuro vs. claro e manto escuro vs. marrom em parceria com o Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), incluindo análises de enriquecimento funcional (GO) e mapeamento de vias metabólicas no banco de dados KEGG. No contraste entre manto escuro e claro, foram identificados 1.914 termos relacionados a processos biológicos, 136 a componentes celulares e 222 a funções moleculares. No contraste entre manto escuro e marrom foram identificados 583 termos de processos biológicos, 98 de componentes celulares e 70 de funções moleculares. O mapeamento no KEGG revelou 164 vias metabólicas no contraste entre manto escuro e claro e 15 vias no contraste entre manto escuro e marrom. Entre as vias mais relevantes, a melanogênese foi detectada em ambos os contrastes, enquanto a endocitose foi observada apenas na comparação entre manto escuro e claro. Genes diferencialmente expressos (DEGs) associados à via de melanogênese e endocitose foram selecionados para validação por RT-qPCR, incluindo: Leucemia promielocítica 1-like (PML1-like), Leucemia promielocítica 2-like (PML2-like), Subunidade alfa da proteína G de ligação ao nucleotídeo de guanina-like (GNAL-like), Membro Q da família Ras homóloga-like (RHOQ-like), Caveolina 1-like (CAV1-like), Calmodulina 3-like (CALM3-like), Calmodulina-like (CALM-like), Tirosinase 1-like (TYR1-like), Tirosinase 2-like (TYR2-like), Tirosinase 3A-like (TYR3A-like) e Tirosinase 3B-like (TYR3B-like). Para a maioria dos genes avaliados por cor de manto (escuro, claro e marrom) não foram detectadas diferenças estatisticamente significativas (p > 0,05) submetidos ao teste aplicando o teste de Kruskal-Wallis e pós-teste de Dunn. Entretanto, o gene TYR1-like apresentou níveis de transcrição estatisticamente mais altos no manto escuro em comparação ao manto claro, não diferindo do manto marrom. Esses resultados sugerem que o gene TYR1-like pode estar associado à produção de melanina e à coloração mais escura do manto em C. gasar. Desta forma, apresenta potencial para ser explorado como candidato a marcador molecular em programas de melhoramento genético voltados à seleção de linhagens com diferentes padrões de coloração de concha, agregando valor ao produto.

Breeding programs have enhanced oyster production through the selection of strains with superior growth, survival, disease resistance, and aesthetic traits such as shell coloration. At the Laboratory of Marine Mollusk (LMM) of UFSC, colored strains of the Pacific oyster Crassostrea gigas and native oyster Crassostrea gasar have been developed. Shell coloration is a heritable trait associated with gene expression, and the mantle plays a central role in pigment biosynthesis. However, the molecular mechanisms underlying pigmentation in C. gasar, a native species with high aquaculture potential, remain poorly understood. The black, golden, and striped strains display dark, light, and brown mantle coloration, suggesting a relationship between mantle and shell pigmentation. This study aimed to investigate genes associated with melanogenesis and endocytosis pathways through RNA-seq analyses and to validate transcriptomic findings using RT-qPCR. Comparative transcriptomic analyses were performed between dark and light mantles and between dark and brown mantles in collaboration with the National Laboratory for Scientific Computing (LNCC). Functional enrichment analyses (Gene Ontology, GO) and metabolic pathway mapping using the KEGG database were conducted. In the dark vs. light mantle comparison, 1,914 biological process terms, 136 cellular component terms, and 222 molecular function terms were identified, whereas 583 biological process terms, 98 cellular component terms, and 70 molecular function terms were detected in the dark vs. brown mantle comparison. KEGG analysis revealed 164 metabolic pathways in the dark vs. light comparison and 15 metabolic pathways in the dark vs. brown comparison. Melanogenesis was enriched in both comparisons, whereas endocytosis was enriched only in the dark vs. light mantle comparison. Differentially expressed genes (DEGs) associated with these pathways were selected for RT-qPCR validation, including: Promyelocytic leukemia 1-like (PML1-like), Promyelocytic leukemia 2-like (PML2-like), Guanine nucleotide-binding protein G alpha subunit-like (GNAL-like), Ras homolog family member Q-like (RHOQ-like), Caveolin 1-like (CAV1-like), Calmodulin 3-like (CALM3-like), Calmodulin-like (CALM-like), Tyrosinase 1-like (TYR1-like), Tyrosinase 2-like (TYR2-like), Tyrosinase 3A-like (TYR3A-like) and Tyrosinase 3B-like (TYR3B-like). For most genes evaluated across mantle (dark, light and brown) not statistically significant differences were detected (p > 0.05) using the Kruskal-Wallis test followed by Dunn’s post hoc test. However, TYR1-like exhibited significantly higher expression levels in dark mantles compared with light mantles, while no significant difference was observed between dark and brown mantles. These findings suggest that TYR1-like may contribute to melanin production and darker mantle pigmentation in C. gasar. Therefore, this gene represents a promising candidate for molecular marker development in selective breeding programs targeting shell coloration patterns, potentially increasing the commercial value of oyster strains.