Sequencing and analysis of mitochondrial genome of Melipona bicolor (Hymenoptera, Apidae, Meliponini).

A seqüência completa do genoma mitocondrial de uma espécie pode ajudar no mapeamento de restrição e desenho de primers para PCR. Estes poderão servir para amplificação e posterior seqüenciamento de regiões específicas de outras espécies e populações relacionadas, para estudos filogenéticos e de dinâmica populacional. Até o momento, temos na literatura a seqüência completa do DNA mitocondrial (DNAmt) de um único himenóptero, Apis mellifera, espécie que é endêmica do Velho Mundo. Nenhum genoma mitocondrial de uma espécie de abelha nativa do Brasil foi até o momento descrito. Com a devastação crescente dos ecossistemas, há a perda de espécies de abelhas ainda pouco estudadas, e talvez até outras ainda não conhecidas. Entre os meliponíneos, há espécies-chave de diversos ecossistemas brasileiros, tendo portanto uma enorme importância ecológica. No decorrer deste projeto, foram amplificados via PCR e seqüenciados 77% do genoma mitocondrial da abelha sem ferrão Melipona bicolor (Apidae, Meliponini), contendo todos os 13 genes mitocondriais codificadores para proteínas, 18 dos 22 genes para RNAt e os dois genes para RNAr (sendo um integral e o outro parcialmente seqüenciado). Além do seqüenciamento, foram realizados neste trabalho: análise da organização do genoma (conteúdo e ordem gênica); análise da tradução dos genes para proteínas e código genético; análise de outras características moleculares (freqüência das bases, códons utilizados, iniciação e terminação de genes, freqüência de aminoácidos etc); e comparação das características acima mencionadas com o genoma mitocondrial de A. mellifera e também com outros insetos. O viés para o uso de bases A+T, bastante evidente em A. mellifera, mostrou-se ainda mais acentuado em M. bicolor. Foram encontradas diferenças no tamanho e composição dos genes. Pelo menos nove rearranjos na ordem gênica mitocondrial foram observados entre as duas espécies de abelhas, um fenômeno raro entre organismos tão próximos. Considerando que essas espécies compartilham um comportamento intrigante, a eussocialidade, esses rearranjos podem servir como um excelente marcador para estudar a origem e a evolução desse comportamento no grupo.The complete sequence of the mitochondrial genome of a species may help on restriction mapping and to design PCR primers. These can be useful to amplify and sequence specific regions from other species and analyze populations, in phylogenetic and demographic studies. So far, there was reported on literature the mtDNA complete sequence for only one hymenopteran, Apis mellifera, endemic from the Old World. No mitocondrial genome of a Brazilian native bee was ever described. With the increasing devastation of natural environments, several bee species can be led to extinction, including those poorly studied and maybe some unknown species. The meliponines (stingless bees) include key species to several Brazilian ecosystems, so they play an important ecological role. In this project, we have PCR amplified and sequenced 77% of the mitochondrial genome of the stingless bee Melipona bicolor (Apidae, Meliponini). The sequenced region contains all of the 13 mitochondrial protein-coding genes, 18 of 22 tRNA genes, and both rRNA genes (one of them was only partially sequenced). Besides sequencing, this work consisted of: analysis of genome organization (gene content and order); analysis of gene translation and genetic code; analysis of other molecular features (base frequencies, codon usage, gene initiation and termination, amino acid frequencies etc.); and comparison of the characteristics mentioned above with A. mellifera mitocondrial genome and also other insects. The highly biased A+T content is a typical characteristic of A. mellifera mitochondrial genome, and it is even more extreme on M. bicolor mtDNA. There are length and compositional differences on genes between M. bicolor and A. mellifera. At least nine gene order rearrangements were observed by comparing the mtDNA of these species, what is a rare event on closely related organisms. Considering that both species share an intriguing behavior, eusociality, these gene rearrangements may be used as an excellent marker to study the origin and evolution of that behavior on bees