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Aquilino Amez, Mónica

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    Prodiamesa olivacea: de novo biomarker genes in a potential sentinel organism for ecotoxicity studies in natural scenarios
    (Elsevier, 2020-10) Llorente, Lola; Herrero Felipe, Óscar; Aquilino Amez, Mónica; Planello Carro, María del Rosario; https://orcid.org/0000-0003-2817-8997
    Along with traditional ecotoxicological approaches in model organisms, toxicological studies in non-model organisms are being taken into consideration in order to complement them and contribute to more robust approaches. This allows us to figure out the complexity of the exposures involved in natural ecosystems. In this context, in the present research we have used the model species Chironomus riparius (Chironomidae, Diptera) and the non-model species Prodiamesa olivacea (Chironomidae, Diptera) to assess the aquatic toxic effects of acute 4-h and 24-h exposures to 1 μgL−1 of three common environmental pollutants: butyl benzyl phthalate (BBP), bisphenol A (BPA), and benzophenone 3 (BP3). Individuals of both species were collected from a contaminated river (Sar) in Galicia (Spain). Regarding Chironomus, there are four OECD standardized tests for the evaluation of water and sediment toxicity, in which different species in this genus can be used to assess classical toxicity parameters such as survival, immobilization, reproduction, and development. In contrast, Prodiamesa is rarely used in toxicity studies, even though it is an interesting toxicological species because it shares habitats with Chironomus but requires less extreme conditions (e.g., contamination) and higher oxygen levels. These different requirements are particularly interesting in assessing the different responses of both species to pollutant exposure. Quantitative real-time PCR was used to evaluate the transcriptional changes caused by xenobiotics in different genes of interest. Since information about P. olivacea in genomic databases is scarce, its transcriptome was obtained using de novo RNAseq. Genes involved in biotransformation pathways and the oxidative stress response (MnSOD, CAT, PHGPx, Cyp4g15, Cyp6a14-like and Cyp6a2-like) were de novo identified in this species. Our results show differential toxic responses depending on the species and the xenobiotic, being P. olivacea the dipteran that showed the most severe effects in most of the studied biomarker genes. This work represents a multi-species approach that allows us to deepen in the toxicity of BBP, BPA, and BP3 at the molecular level. Besides, it provides an assessment of the tolerance/sensitivity of natural populations of model and non-model insect species chronically exposed to complex mixtures of pollutants in natural scenarios. These findings may have important implications for understanding the adverse biological effects of xenobiotics on P. olivacea, providing new sensitive biomarkers of exposure to BBP, BPA, and BP3. It also highlights the suitability of Prodiamesa for ecotoxicological risk assessment, especially in aquatic ecosystems.
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    Unveiling Molecular Effects of the Secondary Metabolite 2-Dodecanone in the Model Hymenopteran Nasonia vitripennis
    (MDPI, 2024) Planello Carro, María del Rosario; Aquilino Amez, Mónica; Beaugeard, Laureen; Llorente Ortega, Lola; Herrero Felipe, Óscar; Siaussat, David; Lécureuil, Charlotte; https://orcid.org/0000-0002-1716-6889; https://orcid.org/0000-0003-2817-8997; https://orcid.org/0000-0002-6548-0370; https://orcid.org/0000-0002-7339-9185
    Over the past decade, multiple studies have suggested that the secondary metabolites produced by plants against herbivorous insects could be used as biopesticides. However, as the molecular mechanism of action of these compounds remains unknown, it is difficult to predict how they would affect non-target insects; thus, their innocuity needs to be clarified. Here, we investigate, from the molecular level to the organism, the responses of a useful parasitic insect Nasonia vitripennis (Walker, 1836) being exposed at the pupae stage for 48 h (up to 6 days) to sublethal doses (5 µg/L and 500 µg/L) of 2-Dodecanone. 2-Dodecanone altered the gene expression of genes related to ecdysone-related pathways, biotransformation, and cell homeostasis. A significant induction of ecdysone response-genes (EcR, usp, E78, Hr4, Hr38) was detected, despite no significant differences in ecdysteroid levels. Regarding the cell homeostasis processes, the gene l(2)efl was differentially altered in both experimental conditions, and a dose-dependent induction of hex81 was observed. 2-Dodecanone also triggered an induction of Cyp6aQ5 activity. Finally, 2-Dodecanone exposure had a significant effect on neither development time, energy reserves, nor egg-laying capacity; no potential genotoxicity was detected. For the first time, this study shows evidence that 2-Dodecanone can modulate gene expression and interfere with the ecdysone signalling pathway in N. vitripennis. This could lead to potential endocrine alterations and highlight the suitability of this organism to improve our general understanding of the molecular effects of plant defences in insects. Our findings provide new insights into the toxicity of 2-Dodecanone that could potentially be explored in other species and under field conditions for plant protection and pest management as a means to reduce reliance on synthetic pesticides.
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    Characterization and expression of heat shock and immune genes in natural populations of Prodiamesa olivacea (Diptera) exposed to thermal stress
    (ELSEVIER, 2023) Llorente Ortega, Lola; Aquilino Amez, Mónica; Herrero Felipe, Óscar; Peña, Eduardo de la; Planello Carro, María del Rosario; https://orcid.org/0000-0003-2817-8997; https://orcid.org/0000-0002-1716-6889; https://orcid.org/0000-0002-6057-6664
    This paper characterizes the heat stress response (HSR) and explores the impact of temperatures on the immune response of larvae from two chironomid species, Prodiamesa olivacea and Chironomus riparius. Genes involved in crucial metabolic pathways were de novo identified in P. olivacea: Hsp27, Hsp60, Hsp70, Hsc70, Cdc37, and HSF for the heat stress response (HSR) and TOLL, PGRP, C-type lectin, and JAK/hopscotch for the immune system response (ISR). Quantitative real-time PCR was used to evaluate the expression levels of the selected genes in short-term treatments (up to 120') at high temperatures (35 °C and 39 °C). Exposing P. olivacea to elevated temperatures resulted in HSR induction with increased expression of specific heat shock genes, suggesting the potential of HSPs as early indicators of acute thermal stress. Surprisingly, we found that heat shock represses multiple immune genes, revealing the antagonist relation between the heat shock response and the innate immune response in P. olivacea. Our results also showed species-dependent gene responses, with more significant effects in P. olivacea, for most of the biomarkers studied, demonstrating a higher sensitivity in this species to environmental stress conditions than that of C. riparius. This work shows a multi-species approach that enables a deeper understanding of the effects of heat stress at the molecular level in aquatic dipterans.
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    Genotoxic effects and transcriptional deregulation of genetic biomarkers in Chironomus riparius larvae exposed to hydroxyl- and amine-terminated generation 3 (G3) polyamidoamine (PAMAM) dendrimers
    (Elsevier, 2021-06-20) Planello Carro, María del Rosario; Rosal, Roberto; Aquilino Amez, Mónica; Herrero Felipe, Óscar; https://orcid.org/0000-0003-2817-8997
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    Evaluación de los efectos toxicogenómicos y genotóxicos de la Vinclozolina en invertebrados acuáticos
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2019) Aquilino Amez, Mónica; Martínez Guitarte, José Luis; Sánchez Argüello, Paloma; https://orcid.org/0000-0003-2817-8997
    El objetivo general del presente trabajo, ha sido evaluar el efecto toxicogenómico y genotóxico del plaguicida Vinclozolina (Vz) en invertebrados acuáticos. Se ha demostrado que la Vz actúa como disruptor endocrino con actividad anti-androgénica en mamíferos. Se han descrito así mismo sus efectos en la reproducción de organismos acuáticos (peces e invertebrados), aunque no se conoce el mecanismo de acción en estos últimos. En esta tesis doctoral se ha trabajado con dos especies de invertebrados, un insecto díptero (Chironomus riparius) y dos de sus fases del ciclo de vida (embriones y larvas) y la fase adulta de un molusco de agua dulce (Physa acuta), con el objetivo de avanzar en el conocimiento sobre el mecanismo de acción de la Vz en invertebrados. El estudio de los efectos toxicogenómicos de la Vz se llevó a cabo tras tratamientos agudos mediante el análisis de cambios en la expresión de genes relacionadas con distintos procesos fisiológicos: sistema endocrino (EcR, E74, Kr-h1, DIS, Cyp18a1, FOXO, MAPR, INR, MET, ER), respuesta celular de estrés (Hsp16.6, Hsp17, Hsp20.4, Hsp24, Hsp40, Hsp60, Hsp70, Gp93, Cu/Zn SOD), metabolismo de xenobióticos (Cyp4G, Cyp2U1, Cyp3A7, Cyp4F22, GSTt2, GSTo1, GstD3, y MRP1-ABC) y mecanismos de reparación del ADN (ATM, ATR, CASP3, DECAY, NLK, RAD-1, XRCC-1, XRCC-2 y XRCC- 4). Este último (estudio toxicogenómico sobre mecanismos de reparación del ADN) se completó con el ensayo cometa para conocer el daño en el ADN por rotura de doble hebra. Finalmente, los efectos de la Vz en la reproducción se valoraron en C. riparius mediante la exposición crónica de larvas hasta la emergencia de la fase adulta (mosquitos) en sistemas agua-sedimento. La Vz no afecta a la supervivencia de larvas de C. riparius ni de adultos de P. acuta. Sin embargo, sí afecta al desarrollo de embriones de C. riparius, y de manera más severa cuando la generación parental es previamente expuesta. Por otro lado, no se observaron efectos en el ensayo de reproducción de C. riparius salvo una tendencia no significativa a aumentar la fecundidad a medida que aumenta la concentración de Vz. Los resultados obtenidos para la expresión génica tanto de embriones como de larvas de C. riparius demostraron un efecto en el sistema endocrino a nivel de regulación hormonal alterando la expresión de EcR, E74, MET, MAPR y FOXO y, al mismo tiempo, modificando el metabolismo de la ecdisona como refleja DIS y Cyp18a1. Sin embargo, el único receptor hormonal analizado en P. acuta (ER) no experimentó cambios en su expresión tras la exposición a Vz.Por otro lado, los resultados observados para la respuesta a estrés celular tanto en embriones como en larvas de C. riparius mostraron una activación de la Hsp40, Hsp24 y Hsp70. Además de la activación de mecanismos de destoxificación (Cyp4G). Nuevamente, P. acuta mostró un comportamiento diferente ya que se observó la inhibición de Hsp20.4 y no hubo activación de ninguno de los genes estudiados relacionados con los procesos de destoxificación. El ensayo cometa demostró en ambas especies la capacidad de la Vz para inducir daño en el ADN, aunque solo se observó una relación dosis-respuesta significativa para todos los parámetros analizados (porcentaje de ADN en cola, longitud de la cola, momento cola, momento oliva) en el caso de C. riparius. Por último, la sobreexpresión de genes involucrados en mecanismos de reparación del ADN (ATM y XRCC-1) observada en C. riparius demuestra que este organismo es capaz de activar dichos mecanismos, mientras que en el caso de P. acuta se observó una inhibición para el mismo gen o un análogo (ATM y XRCC-2). En esta tesis doctoral se han comprobado los efectos genotóxicos de la Vz en insectos y moluscos acuáticos, relacionándose por primera vez con la actividad transcripcional de genes involucrados en mecanismos de reparación del ADN. Los resultados permiten concluir que la Vz puede alterar genes clave en la ruta de señalización mediada por ecdisona y otras rutas hormonales, sugiriendo así una interacción directa de este contaminante con el sistema endocrino de insectos. Del mismo modo, se confirma la activación de dianas de estrés celular y de rutas de destoxificación en este grupo de invertebrados. La falta de respuesta observada en genes de ruta endocrina, estrés celular y detoxificación observada en P. acuta, ponen de manifiesto la necesidad de continuar explorando otras dianas moleculares para moluscos en el estudio del mecanismo de acción de disruptores endocrinos. Finalmente, estos resultados ponen de relieve la necesidad de utilizar distintas dianas moleculares en varias especies representativas de distintos taxones de invertebrados en el estudio del mecanismo de acción de disruptores endocrinos.