As abelhas Apis mellifera são caracterizadas, principalmente, por sua organização social avançada, na qual as rainhas, operárias e zangões são morfologicamente distintos e desempenham funções especificas na colmeia. A rainha e zangão são responsáveis pela reprodução, enquanto as operárias realizam as demais tarefas de manutenção da colônia e cuidado parental. Apesar de morfologicamente e funcionalmente distintas, rainhas e operárias não diferem geneticamente, sendo a qualidade da dieta fornecida à larva o principal estímulo que promove a diferenciação das suas características morfologicamente distintas. O polifenismo apresentado se deve, em parte, a fatores epigenéticos, como a metilação do DNA e RNAs não codificantes, que afetam e, em consequência, alteram a expressão de genes chave aos processos de diferenciação celular e morte celular programada. Uma das principais características morfológicas distinta entre as castas é o sistema reprodutor, as rainhas plenamente desenvolvem os seus ovários, enquanto os ovários das operárias passam por um processo de morte celular programada, garantindo assim o monopólio reprodutivo das rainhas. Com a proliferação celular dos ovários durante o estágio larval, as rainhas adultas chegam a possuir 200 ovaríolos por ovário, apresentando a capacidade de colocar, aproximadamente, mil ovos por dia. Já as operárias, após o processo de morte celular nos ovários na fase larval, quanto adultas possuem apenas entre 2 e 20 ovaríolos por ovário, o qual é facultativamente inativo. O objetivo deste trabalho foi quantificar os níveis de transcritos de genes candidatos, especialmente epigenéticos, para o desenvolvimento ovariano casta-específico em larvas de rainhas e operárias. Os resultados obtidos mostraram que os níveis de transcritos dos genes lncov1 e Tudor-SN nos ovários larvais de operárias coincidem com a fase expressiva da morte celular programada no estágio L5F3. Já os genes lncov2 e fringe apresentaram picos de expressão na fase anterior (L5F1), mas com direcionalidade oposta, sendo que lncov2 é mais expresso em rainhas, e fringe em operárias. É importante enfatizar que a fase L5F1 marca bem o início da morte celular programada. Interessantemente, lncov2 encontra-se hospedado em um intron de fringe, indicando assim que o lncRNA lncov2 atua como repressor da sua expressão. A expressão do gene Hdac4, a histona desacetilase mais expressa em larvas de abelhas, não foi diferente entre rainhas e operárias, sugerindo que a expressão diferencial observada em amostras do corpo inteiro deve ser oriunda de células de outros tecidos cuja expressão é casta-específica, potencialmente o cérebro e/ou corpo gorduroso. Apesar de experimentos prévios indicarem que o knockdown da DNA metiltransferase 3 (DNMT3) resulta no desenvolvimento de ovários queen-like, o gene não se apresentou como diferencialmente expresso entre as castas, mas o gene Hdac4 apresentou um pico de expressão marcante no início do quinto instar larval. Para outro gene, Anarchy, fator chave para esterilidade em operárias adultas, encontramos que sua expressão em larvas é maior nos ovários de operárias no estágio em que ocorre morte celular programada (L5F3). Também analisamos o gene Krüppel-homolog 1 (Kr-h1), sendo este um fator de transcrição de resposta imediata ao hormônio juvenil, o qual apresenta importante papel no desenvolvimento das castas, promovendo a diferenciação dos ovários nas rainhas, observamos expressão significativa nos ovários de operárias na fase L5F3. Por fim, Egfr, outro gene de interesse quantificado, não apresentou expressão ovariana casta-específica. Com este trabalho identificamos genes potencialmente implicados no desenvolvimento diferencial dos ovários, fornecendo um conjunto de dados para futura validação funcional.

Apis mellifera bees are characterized by their advanced social organization, in which queens, workers and drones are morphologically distinct and perform specific functions in the hive. The queen and drone are responsible for reproduction, while the workers carry out the other tasks of colony maintenance, like brood care and foraging. Despite being morphologically and functionally distinct, queens and workers do not differ genetically, but it is the quality of the diet supplied to the larva that promotes the differentiation of their morphologically distinct characteristics. This polyphenism is due, in part, to epigenetic factors, such as DNA methylation and non-coding RNAs, which affect and, consequently, alter the expression of key genes in the processes of cell differentiation and programmed cell death. One of the main morphological characteristics that differs among the castes is the reproductive system: the queens fully develop their ovaries, while a programmed cell death process degrades most of the workers' ovaries during larval development, thus guaranteeing the queens' reproductive monopoly. With cell proliferation in the ovaries during the larval stage, the adult queens end up with up to 200 ovarioles per ovary, and they can lay approximately one thousand eggs per day. On the other hand, workers, after the process of cell death in the larval ovaries, have only between 2 and 20 ovarioles left per ovary, and these are facultatively inactive. The aim of this work was to quantify the transcript levels of candidate genes, especially ones encoding epigenetic factors, during the caste-specific ovarian development in queen and worker larvae. The results showed that the transcript levels of the genes lncov1 and Tudor-SN in the larval ovaries of workers coincide with expressive programmed cell death at the L5F3 stage. The lncov2 and fringe genes showed statistically significant expression peaks in the L5F1 stage, which marks the beginning of programmed cell death. However, these genes are expressed with opposite directionality: while lncov2 expression was higher in queens, fringe was significantly higher in workers. Interestingly, lncov2 is hosted in an intron of fringe, indicating a possible repressor action of this lncRNA on fringe. The expression of the Hdac4 gene, the most expressed histone deacetylase in bee larvae, was not different between queens and workers, suggesting that the differential expression observed in whole body samples is likely due to other tissues, whose expression is caste-specific, potentially the brain and/or fat body. Although previous experiments indicated that the knockdown of the DNA methyltransferase 3 (DNMT3) results in the development of queen-like ovaries, the gene was not differentially expressed in the larval ovaries, but like Hdac4 it showed a marked expression peak in the early fifth larval instar. For another gene, Anarchy, which is a key factor for sterility in adult workers, we found that its expression is higher in the ovaries of worker larvae at the stage of programmed cell death (L5F3). In addition to these genes, we also analyzed the Krüppel-homolog 1 (Kr-h1) gene, a transcription factor in the immediate response to juvenile hormone, which plays an important role in caste development. promoting differentiation of ovaries into queens. For Kr-h1 we observed significant expression in the ovaries of workers in the L5F3 stage. Finally, Egfr, another gene of interest, did not show caste-specific ovarian expression. With this work we identified genes that are potentially involved in the differential development of the ovaries, providing a set of data for future functional validation.