Apesar dos muitos avanços recentes destacados acima, a nossa compreensão da sinalização de feromonas em C. elegans é limitada, particularmente no contexto de habitats naturais e de interacções ecológicas salientes. Concluímos esta revisão identificando duas grandes categorias de problemas que os pesquisadores da área atualmente enfrentam e sugerimos formas nas quais os biólogos de sistemas poderiam contribuir para este esforço:
I.
Produção e perda de feromonas ascarósidas em habitats naturais – Como as feromonas comunicam a informação sobre a experiência de um indivíduo? Como os indivíduos encontram feromonas em ambientes naturais?
a.
Goal 1: Revelar a distribuição espacial das feromonas
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Não está claro até que ponto os animais liberam feromonas constitutivamente ou situationalmente. Também não se sabe se as moléculas individuais nas misturas de feromonas são liberadas independentemente ou em pulsos coordenados. A resolução destas questões é necessária para entender como C. elegans experimenta os sinais de feromonas. Espera-se que os ascarosides se difundam rapidamente nos ambientes em que vivem os nematóides. Isto levanta uma questão de como os animais discriminam entre sinais produzidos por diferentes emissores – gradientes que emanam de uma fonte ou como ‘pacotes’ discretos de múltiplos ascarosides. A espectrometria de massa é uma técnica que pode ser potencialmente utilizada para caracterizar a distribuição espacial de compostos como feromonas ascaroside.
b.
Goal 2: Determinar como as distribuições de feromonas mudam com o tempo
Não está muito claro o que acontece com as feromonas ascaroside depois de serem libertadas no ambiente e se estão ou não sujeitas a modificação ou degradação. Diferentes moléculas químicas e cadeias de ácidos graxos sugerem que as taxas de degradação e difusão de diferentes ascarosídeos podem ser diferentes. As medições experimentais destas taxas poderiam ajudar a determinar como os animais distinguem entre diferentes fontes de feromonas e se os receptores poderiam estimar quando o emissor liberou o sinal baseado na degradação diferencial ou modificação de diferentes componentes ascarosídeos.
c.
Goal 3: Caracterizar feromonas em amostras naturais
Criticamente, as feromonas identificadas até agora foram detectadas em ambientes de laboratório. É possível que diferentes ascarosides sejam liberados em habitats naturais, em resposta a outras espécies de nematóides, patógenos ou dieta. Adicionalmente, os ascarósidos de fontes não-elegânicas que estão presentes em habitats naturais de C. elegans ainda são pouco caracterizados. A metabolomia pode ser usada para pesquisar as feromonas encontradas em amostras ambientais que contêm C. elegans.
II.
Percepção das feromonas pelos circuitos neurais dos receptores – Como são as mensagens comunicadas pelo remetente decifradas pelo receptor? Os vermes poderiam distinguir entre as mensagens honestas liberadas por sua própria espécie e mensagens liberadas por outras espécies e trapaceiros?
a.
Goal 1: Experimentalmente ligar C. elegans chemoreceptors com ligandos ascaroside
C. elegans provavelmente dedicam dezenas se não centenas de genes quimiorreceptores à detecção de ascarosides, mas a correspondência entre ligandos e receptores ainda é largamente desconhecida. Em Drosophila e humanos, ensaios heterólogos em larga escala têm sido usados para ligar um grande número de receptores com odorantes específicos. Abordagens heterólogas de baixo rendimento têm sido usadas em C. elegans para identificar receptores de feromonas, mas estes experimentos poderiam ser expandidos a um nível de genoma. Candidatos promissores de ensaios heterólogos poderiam ser prontamente testados in vivo usando CRISPR.
b.
Goal 2: Em silico predizer pares ascaroside/chemoreceptor
Em paralelo, o acoplamento ligando e a dinâmica molecular podem ser usados para predizer as feromonas ascaroside ligadas a um determinado quimiorreceptor, confiando unicamente na informação da seqüência proteica. Se bem sucedida, esta abordagem pode ser estendida ao crescente número de nematódeos relacionados com sequências genómicas. Como a sensação ascaroside muda em relação à liberação de feromônios em diferentes espécies? Até que ponto as espécies sentem os ascarosídeos que são produzidos por outras espécies?
c.
Goal 3: Caracterizar os neurônios sensoriais usados para processar sinais ascarosídeos
Identidade dos GPCRs de ligação ascarosida candidatos poderiam ser usados para determinar quais neurônios os expressam, fornecendo um mapa detalhado da porção sensorial do sistema nervoso dedicada ao processamento de sinais de feromonas. Juntamente com um mapa igualmente detalhado (resolução de um neurônio) da expressão da proteína Gα e experimentos para identificar contatos físicos entre os GPCRs e as proteínas Gα, ajudaria a testar as hipóteses sobre os mecanismos moleculares que dão origem à especificidade e separação de sinais que caracterizam a detecção do ascarosídeo pelo sistema nervoso.