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May 24, 2023

A variação nos sinais químicos do camundongo é controlada geneticamente e modulada ambientalmente

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8573 (2023) Citar este artigo

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Na maioria dos mamíferos e particularmente em camundongos, a comunicação química depende da detecção de sinais relacionados à aptidão etologicamente relevantes de outros indivíduos. Em camundongos, a urina é a fonte primária desses sinais, então empregamos proteômica e metabolômica para identificar os principais componentes da sinalização química. Mostramos que existe uma correspondência entre voláteis urinários e proteínas na representação do background genético, sexo e ambiente em duas subespécies de camundongos domésticos Mus musculus musculus e M. m. domesticus. Descobrimos que o ambiente tem uma forte influência sobre a variação proteômica e metabolômica e que as misturas voláteis representam melhor os machos, enquanto as fêmeas têm surpreendentemente mais proteínas com viés sexual. Usando aprendizado de máquina e técnicas de ômica combinada, identificamos misturas de metabólitos e proteínas que estão associadas a características biológicas.

Todos os organismos vivos são constantemente confrontados com sinais químicos de seu ambiente e de outros indivíduos. Em camundongos, esses sinais geralmente agem sobre representações inatas1 ou aprendidas2 no cérebro e geram respostas comportamentais que promovem a sobrevivência e a boa forma. Por exemplo, um camundongo macho provavelmente produzirá sinais para anunciar sua aptidão que levaria a um comportamento de evitação em outros machos e à atração sexual em fêmeas3,4,5. Alguns desses sinais são específicos da espécie ou subespecíficos e usados ​​para reconhecimento por pares6,7. Além disso, qualquer indivíduo, independentemente do sexo, seguirá uma pista que represente um alimento favorito ou evite uma pista que indique predadores8. A maioria dos estudos de comportamento concentra-se no efeito de um ou poucos compostos e proteínas como moléculas de sinalização. No entanto, os animais e seus ambientes circundantes são mais complexos e, em vez de um ou vários compostos estudados, a maioria dos organismos, incluindo bactérias9 e plantas10, produz matrizes n-dimensionais de compostos. Muitas vezes, é a composição desses buquês que induz comportamento e respostas fisiológicas nos receptores11. Para tornar esse quebra-cabeça ainda mais complexo, a resposta à mesma sugestão pode variar de acordo com fatores ambientais. Assim, questionamos se características biológicas como sexo e antecedentes genéticos de um indivíduo se manifestam por proteomas ou metabolomas e até que ponto esses dois conjuntos estão ligados ou mesmo correlacionados. Isso é importante porque os sinais sexuais são conhecidos por estimular circuitos sexualmente dimórficos e atingir representações sensoriais sexualmente dimórficas no bulbo olfatório acessório12 e na amígdala medial13, mas falta uma visão abrangente dos sinais químicos que podem desencadear essas representações. Em geral, estávamos interessados ​​em como a sexualidade é exibida em um organismo para o qual as pistas olfativas relacionadas à aptidão são mais importantes do que as visuais.

A urina de camundongos contém grandes quantidades e uma variedade de moléculas que servem como sinais olfativos. São detectáveis ​​por receptores quimiossensoriais do epitélio olfatório maior e/ou órgão vomeronasal (VNO)14,15,16,17,18,19,20,21,22. Esses sinais produzem diversas respostas fisiológicas no receptor13,23,24,25,26,27,28,29,30,31 também quando estimulados por proteínas urinárias principais não voláteis (MUPs) selecionadas32,33, peptídeos curtos34,35, e/ou compostos orgânicos voláteis (VOCs)36,37,38. Em camundongos, os VOCs foram considerados como sinais potentes detectáveis ​​pelos tecidos olfativos18,39, enquanto os MUPs foram considerados principalmente como transportadores desses sinais em seus barris beta de oito fitas37,40,41,42,43,44,45,46,47 e moldam assim as assinaturas de odor individuais48. No entanto, vários autores demonstraram que MUPs específicos representam um sinal por conta própria detectável por VNO32,49,50,51 e que algumas dessas moléculas, incluindo MUP20 com tendência masculina (conhecida como darcin), provocam comportamentos inatos complexos, incluindo agressão33, reconhecimento de parceiros52 e aprendizagem32 . No entanto, como quase todos os estudos anteriores se concentraram apenas em MUPs, ainda não há nenhum estudo mostrando todo o espectro de proteínas e voláteis da urina que também podem estar envolvidos na comunicação química, especialmente em roedores selvagens.