Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:13:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328131.pdf: 1599325 bytes, checksum: f477729a91ecf1cf6286c8ffd300fd43 (MD5) Previous issue date: 2014 / O ritmo circadiano sincroniza as fases inativa e ativa do organismo com a luminosidade do ambiente em ciclos de 24 horas, sendo por isso considerado um dos fatores que modula a liberação de endocanabinoides em condições fisiológicas e de estresse que, por sua vez, estão envolvidos no processo de aprendizado e memória. A possível influência do ritmo circadiano sobre o papel dos receptores canabinoides do tipo 1 (CB1) na etapa de consolidação de uma memória aversiva permanece por ser estabelecida. Assim, investigou-se, inicialmente, o efeito do antagonismo de receptores CB1 com AM 251 (0,1-1,0 mg/kg) sobre a consolidação de uma memória de medo contextual em ratos Wistar machos, testados durante o período diurno (7-8 h) ou noturno (19-20 h). Animais tratados com AM 251 (0,3 e 1,0 mg/kg) após o condicionamento e testados de noite, mas não de dia, expressaram uma resposta de medo potencializada, generalizada e persistente. Considerando que a variação circadiana de glicocorticoides poderia explicar os resultados supracitados, a concentração plasmática de corticosterona foi quantificada ao longo do dia em animais com e sem condicionamento. Observou-se uma concentração plasmática de corticosterona maior no período noturno do que no diurno em animais não condicionados, sendo que houve aumento nos grupos condicionados em ambos os períodos investigados. A seguir, investigamos se a supressão do eixo hipófise-pituitária-adrenal com dexametasona (DEXA) durante a noite seria capaz de reproduzir os efeitos que o AM 251 induziu sobre a consolidação de uma memória contextual pela manhã. O pré-tratamento com 0,3 mg/kg de DEXA foi capaz de prevenir os efeitos do AM 251 (0,3 mg/kg) sobre a memória de medo contextual. Para substanciar tais resultados, administrou-se corticosterona (CORT) pela manhã na tentativa de replicar os efeitos induzidos pelo AM 251 durante a noite. O pré-tratamento com 1,0 mg/kg de CORT não foi capaz de fazer com que o AM 251 (0,3 mg/kg) induzisse efeitos significativos sobre a consolidação de memória de medo contextual. Com base nos resultados desses experimentos, pode-se concluir que o ritmo circadiano pode influenciar a transmissão endocanabinoide, modulando o papel dos receptores CB1 na consolidação de uma memória aversiva, e que a oscilação dos níveis de corticosterona ao longo do dia explica, ao menos em parte, tal efeito.<br> / Abstract : The circadian rhythm synchronizes the inactive and active phases of the organism with the brightness of the environment, in cycles of 24 hours, and is thus considered one of the factors that modulate the release of endocannabinoids under physiological and stress conditions that, in turn, are involved in learning and memory processing. The possible influence of circadian rhythm on the role of type 1 cannabinoid receptor (CB1) during the consolidation phase in an aversive memory remains to be established. Thus, we investigated the effect of the antagonism of CB1 receptors with AM 251 (0.1-1.0 mg/kg) on the consolidation of a contextual fear memory in male Wistar rats tested during the diurnal (7-8h) or nocturnal (19-20h) period. Animals treated with AM 251 (0.3 and 1.0 mg/kg) and tested after conditioning at night, but not during the day, expressed a potentiated long-term fear response, which was also generalized. Considering that the circadian variation of glucocorticoids could explain the above results, the plasma concentration of corticosterone was quantified in animals with and without conditioning, either during daytime or night. We observed a higher plasma concentration of corticosterone in nocturnal than diurnal period in unconditioned animals, and this concentration was increased after the conditioning in both periods. Next, we investigated whether the suppression of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis with dexamethasone (DEXA) during the night would be able to reproduce the lack of effects that AM 251 induced on the consolidation of a contextual memory during the morning. Pretreatment with 0.3 mg/kg DEXA was able to prevent the effects of AM 251 (0.3 mg/kg) on contextual fear memory. To substantiate these findings, we administered corticosterone (CORT) during the morning in an attempt to replicate the effects induced by AM 251 during the night. Pretreatment with 1.0 mg/kg CORT was unable to modify the effects of AM 251 (0.3 mg/kg) on consolidation of contextual fear memory. Based on these results, it can be concluded that the circadian rhythm may influence the endocannabinoid system activity, modulating the role of CB1 receptors in the consolidation of aversive memory, and that the fluctuation in corticosterone levels throughout the day might explain, at least in part, this effect .

[ES] El sistema de melanocortinas es un sistema hormonal crítico en la respuesta al estrés y el control del balance energético. Sus péptidos agonistas, las hormonas estimuladoras de los melanocitos (MSHs) y la hormona adrenocorticotropa (ACTH) están codificados en un precursor común denominado proopiomelanocortina (POMC). Sus efectos se medían a través de 5 receptores (MCRs) que exhiben farmacologías y dominios de expresión particulares. Los efectos de los agonistas son contrarrestados por la acción de dos antagonistas endógenos, la proteína de señalización agutí (ASIP) y la proteína relacionada con agutí (AGRP), que pueden actuar como agonistas inversos de los receptores activados constitutivamente. Para aumentar la complejidad del sistema hormonal existen dos proteínas accesorias de los receptores de melanocortinas (MRAPs) que interaccionan físicamente con los receptores para permitir (MC2R) o modular (MC1R, MC3R, MC4R, MC5R) la expresión funcional de los mismos. La MRAP1 es imprescindible para la migración a la membrana plasmática del MC2R mientras que la MRAP2 interactúa con el resto de receptores para modular su actividad. Experimentos anteriores demostraron que, en el pez cebra, uno de los dos parálogos de MRAP2 (MRAP2a) es capaz de interactuar con el MC4R, un receptor canónico de la MSH, transformándolo en un receptor de ACTH. Los experimentos recogidos en esta tesis doctoral demuestran que esta función se ha conservado evolutivamente y esta conservación evolutiva sugiere la existencia de un rol fisiológico para la interacción MRAP2-MC4R. Este rol puede estar relacionado con la trasmisión de información desde el eje hipotálamo-hipófisis-interrenal, que regula la respuesta al estrés hacia los sistemas centrales que controlan el balance energético. Además, proponemos que dicha interacción oferta un mecanismo molecular potencial para la explicación de los beneficios de la terapia con ACTH en el síndrome de espasmos infantiles. Nuestro segundo objetivo fue caracterizar molecularmente la interacción entre ambas proteínas (MRAP2 y MC4R) utilizando una estrategia de receptores quiméricos. Experimentos previos en nuestro laboratorio habían demostrado que la interacción MRAP2a-MC1R no provocaban una alteración farmacológica del receptor. Por tanto, nuestra estrategia fue sustituir diferentes dominios del MC4R por aquellos homólogos del MC1R esperando una pérdida de función, es decir una pérdida de la sensibilidad a ACTH inducida por la MRPA2a en el receptor quimérico. Una vez detectados estos dominios fundamentales optamos por la estrategia contraria, es decir, la substitución de dominios del MC1R por aquellos homólogos del MC4R esperando una ganancia de función. Los resultados demuestran que la substitución conjunta de los dominios transmembranales (TM) 3, 5 y 7 conjuntamente con el segundo y tercer giros extracelulares (ECL) del MC4R sobre el MC1R confiere sensibilidad a ACTH al receptor quimérico. Basándonos en los modelos estructurales de la interacción de diversos agonistas con el MC4R, nuestros resultados otorgan luz sobre la relación funcional entre la MRPA2a y el MC4R y permiten inferir modelos de interacción especulativos. Resultados transcriptómicos previos del grupo de investigación habían sugerido la participación del sistema de melanocortinas en la regulación del reloj circadiano, por tanto, nuestro siguiente objetivo fue demostrar esta interrelación. Para ello utilizamos el paradigma de la actividad locomotora circadiana habitualmente utilizada para el estudio de los ritmos circadianos. En primer lugar, y para poner a punto el sistema de registro de la actividad, estudiamos las diferencias de actividad locomotora entre grupos aislados de machos y hembras mostrando que bajo estas condiciones de aislamiento los ritmos de actividad locomotora son dependientes del sexo, además también demostramos que la administración oral de esteroides opuestos al sexo fenotípico, es decir estradiol en machos y 11-ceto-androstenediona (como precursor de la 11- cetotestosterona) en hembras, revertía parcialmente los efectos del sexo sobre el perfil locomotor. Finalmente quisimos estudiar la posible interacción del sistema de melanocortinas y la regulación del reloj circadiano demostrando que la sobreexpresión de antagonistas endógenos en modelos de transgénesis en el pez cebra modifica el patrón de actividad de los animales. Los animales transgénicos exhiben una mayor actividad significativa especialmente durante el periodo nocturno. Estos datos concuerdan con datos ya publicados por nuestro grupo de investigación donde se demuestra la ausencia de diferencias significativas en los niveles de melatonina entre el día y la noche en animales transgénicos. / [CA] El sistema de melanocortines és un sistema hormonal crític en la resposta a l’estrès i el control del balanç energètic. Els seus pèptids agonistes, les hormones estimuladores dels melanòcits (MSHs) i l’hormona adrenocorticotropa (ACTH) estan codificats en un precursor comú denominat proopiomelanocortina (POMC). Els seus efectes es mesuraven a través de 5 receptors (MCRs) que exhibeixen farmacologies i dominis d’expressió particulars. Els efectes dels agonistes són contrarestats per lacció de dos antagonistes endògens, la proteïna de senyalització agutí (ASIP) i la proteïna relacionada amb agutí (AGRP), que poden actuar com agonistes inversos dels receptors activats constitutivament. Per a augmentar la complexitat del sistema hormonal existeixen dos proteïnes accessòries dels receptors de melanocortines (MRAPs) que interaccionen físicament amb els receptors per a permetre (MC2R) o modular (MC1R, MC3R, MC4R, MC5R) l’expressió funcional dels receptors. La MRAP1 és imprescindible per la migració a la membrana plasmàtica del MC2R mentres que la MRAP2 interactúa amb la resta de receptors per a modular la seua activitat. Experiments anteriors van demostrar que, en el peix zebra, un dels dos paràlegs de MRAP2 (MRAP2a) és capaç d’interactuar amb el MC4R, un receptor canònic de la MSH, transformant-lo en un receptor d’ACTH. Els experiments recollits en aquesta tesis doctoral demostren que aquesta funció s’ha conservat evolutivament i aquesta conservació evolutiva suggereix l’existència d’un rol fisiològic per a la interacció MRAP2-MC4R. Aquest rol pot estar relacionat amb la transmissió d’informació des de l’eix hipotàlam-hipòfisis-interenal que regula la resposta a l’estrès cap als sistemes centrals que control·len el balanç energètic. A més a més, proposem que l’esmentada interacció oferta un mecanisme molecular potencial per l’explicació dels beneficis de la teràpia amb ACTH en síndrome d’espasmes infantils. El nostre segon objectiu fou caracteritzar molecularment la interacció entre ambdues proteïnes (MRPA2 y MC4R) utilitzant una estratègia de receptors quimèrics. Experiments previs al nostre laboratori havien demostrat que la interacció MRAP2a-MC1R no provocaven una alteració farmacològica del receptor. Per tant, la nostra estratègia fou substituir diferents dominis del MC4R per aquells homòlegs del MC1R esperant una pèrdua de funció, és dir una pèrdua de la sensibilitat a ACTH induïda per la MRPA2a en el receptor quimèric. Una vegada detectats aquests dominis fonamentals optem per l’estratègia contrària, és a dir, la substitució de dominis del MC1R per aquells homòlegs del MC4R esperant una ganància de funció. Els resultats demostren que la substitució conjunta dels dominis transmembranals (TM) 3, 5 i 7 conjuntament amb el segon i tercer girs extracelulars (ECL) del MC4R sobre el MC1R confereix sensibilitat a ACTH al receptor quimèric. Basant-nos en els models estructurals de la interacció de diversos agonistes amb el MC4R els nostres resultats atorguen llum sobre la relació funcional entre la MRPA2a i el MC4R i permiteixen inferir models d’interacció especulatius. Resultats transcriptòmics previs del grup d’investigació havien suggerit la participació del sistema de melanocortines en la regulació del rellotge circadià, per tant, el nostre següent objectiu fou demostrar aquesta interrelació. Per a això utilitzem el paradigma de l’activitat locomotora circadiana habitualment utilitzada per l’estudi dels ritmes circadians. En primer lloc, i per posar a punt el sistema de registre de l’activitat, estudiem les diferències d’activitat locomotora entre grups aïllats de mascles i femelles mostrant que baix aquestes condicions d’aïllament els ritmes d’activitat locomotora són dependents del sexe, a més a més també demostrem que l’administració oral de esteroïdes oposats al sexe fenotípic, és a dir estradiol en mascles i 11-ceto-androstenediona (com a precursor de la 11- cetotestosterona) en femelles, revertia parcialment els efectes del sexe sobre el perfil locomotor. Finalment vam voler estudiar la possible interacció del sistema de melanocortines i la regulació del rellotge circadià demostrant que la sobreexpressió d’antagonistes endògens en models de transgènesis en el peix zebra modifica el patró d’activitat dels animals. Els animals transgènics exhibeixen una major activitat significativa especialment durant el període nocturn. Aquestes dades concorden amb dades publicades anteriorment pel nostre grup d’investigació on es demostra l’absència de diferències significatives en els nivells de melatonina entre el dia i la nit en animals transgènics. / [EN] Melanocortin system is a key hormonal system in the regulation of stress response and the control of energy balance. Peptide agonist, the melaninstimulating hormones (MSHs) and adrenocorticotropic hormone (ACTH) are encoded in a common precursor named proopiomelancortin (POMC). Their effects are mediated through five receptors that exhibit different expression domains and pharmacological properties. Agonist effects are counterbalanced by the action of endogenous competitive antagonist, agouti-signalling protein (ASIP) and agoutirelated protein (AGRP) that can also work as inverse agonist at constitutive activated receptors. To increase the complexity of the hormonal system, two melanocortin receptor accessory proteins (MRAPs) physically interplay with the melanocortin receptors to allow (MC2R) or modulate (MC1R, MC3R, MC4R, and MC5R) the functional expression of the receptors. MRAP1 is critical for the MC2R traffic to the plasma membrane whereas MRAP2 interacts with the remaining receptors to modulate their activity. Our previous experiments demonstrated that, in the zebrafish, one of the two MRAP2 paralogues (MRAP2a) is able to physically interact with the MC4R, a canonical MSH receptor, to become an ACTH receptor. Experiments in the doctoral thesis demonstrate that this function is conserved and this evolutionary conservation suggests a physiological role for the MC4R-MRAP2 interaction. This role can be related to the information relay from the hypothalamic-pituitaryinterrenal axis, that regulates the stress response, to the central systems that controls energy balance. In addition, we propose that this interaction can be the molecular substrate explaining the ACTH therapy of the infantile spasm syndrome in humans. One second objective was to molecularly characterize the interaction between both proteins (MC4R and MRAP2a) using a receptor quimeras strategy. Previous experiments in our lab demonstrated that the interaction of MRAP2a with MC1R cannot modify the pharmacological profile of the receptor. Therefore, our strategy was to exchange different receptor domains of the MC4R with those homologues in the MC1R looking for a loss of function, i.e. a loss of the MRAP2ainduced ACTH sensitivity. Once characterized the main domains responsible for a loss of function in the MC4R quimeras, we follow the opposite strategy, i.e. exchange the critical domains of MC4R into MC1R waiting for a gain of function in the new MC1R quimeras. Our results demonstrate that integrated substitution of the transmembrane domains (TM) 3, 5, and 7 together with the external loops (ECL) 2 and 3 provides ACTH sensitivity to the new MC1R quimeras. Following several structural models of the interaction between different agonists with the melanocortin receptors, our results provides some light on the functional relationship between MRAP2a and MC4R and allow to infer some interactive and speculative models. Previous transcriptomic results in the research group suggested the involvement of the melanocortin system in the regulation of circadian clock, therefore, our following objective was to demonstrate this interaction. To that, we use the circadian locomotor activity paradigm usually utilized for the study of circadian rhythms. First and with the aim to set up the recording systems we studied the potential differences between the locomotor activity patterns between isolated groups of males and females showing that under these conditions of grouped-sex isolation the locomotor activity is sex-dependent, moreover we also demonstrate that the oral administration of opposed sex steroids to the phenotypic sex, i.e. 17-estradiol to males and 11-ketoandrostenedione (as 11-keto-testosterone precursor) to females was able to revert the sex effects on locomotor pattern. Finally, we wanted to study the potential interaction of the melanocortin system and the regulation of circadian clock using the previous setup thus demonstrating that the overexpression of ASIP in transgenic models modifies the locomotor activity. The transgenic animals exhibit higher global activity specially during the nocturnal period. These data are in well-agreement with those previously reported by our research group showing the absence of significant differences between brain melatonin levels during the light and dark period of the photoperiod in transgenic animals. / La presente Tesis Doctoral llevada a cabo en el Departamento de Fisiología de peces y biotecnología del Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC); se realizó con la ayuda del apoyo económico del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. Lucía Soletto Esteban ha sido beneficiaria de un contrato de Formación de Personal Investigador (FPI) ( BES-2014-070372) para la realización del proyecto “Estudios de estructura-actividad de la interacción entre el receptor de melanocortinas tipo 4 (MC4R) y las proteínas accesorias de los receptores de melanocortinas (MRAPs) e implicación de las melanocortinas en la regulación de los ritmos circadianos de actividad” (AGL2013-46448-C3-3-R). Parte de la financiación ha sido obtenida de proyectos de investigación entre los cuales destaca: “Implicación del sistema de melanocortinas en la regulación de los mecanismos temporales y conductuales de peces” (MELANOCONDUCT) (AGL2016-74857-C3-3-R) Proyectos I+D+I, RETOS. Parte del trabajo experimental fue realizado en colaboración con el Prof. Nicholas S. Foulkes, del Instituto de Toxicología y Genética (ITG) del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) de Alemania. Los fondos económicos para la realización de esta estancia breve de investigación fueron proporcionados por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (EEBB-I-16-11803). / Soletto Esteban, L. (2020). Estudios de estructura-actividad de la interacción entre el receptor de melanocortinas tipo 4 (MC4R) y las proteínas accesorias de los receptores de melanocortinas (MRAPs) e implicación de las melanocortinas en la regulación de los ritmos circadianos de actividad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/152296

Made available in DSpace on 2016-03-01T13:50:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 rayane_freitas_ioc_mest_2015.pdf: 2814197 bytes, checksum: 266f348b6b9d4af76ccdbcb2de423f6a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Mosquitos apresentam ritmos de atividade locomotora e alimentação sanguínea, que são cruciais para a transmissão de diversos patógenos e estão sob o controle de um relógio circadiano endógeno. Estímulos externos exercem uma importante modulação neste relógio, possibilitando o ajuste das funções endógenas com o ambiente. Um dos principais indicadores ambientais capaz de sincronizar o relógio circadiano são os ciclos de temperatura. Em laboratório, pesquisas no modelo Drosophila melanogaster vêm mostrando que ciclos de temperatura retangulares (com mudanças abruptas de temperatura) produzem um perfil de atividade diferente de ciclos com variações de temperatura graduais mais próximas ao natural. Assim, procuramos estabelecer um regime seminatural que fosse o mais próximo possível das variações diárias de temperatura ao longo de um dia no Rio de Janeiro. Escolhemos como modelo o mosquito Aedes aegypti, o principal vetor da dengue no Brasil. Essa espécie é conhecida por apresentar hábitos diurnos com picos de atividade durante o amanhecer e o crepúsculo. Os ciclos de temperatura graduais que produzimos foram capazes de sincronizar a atividade de Ae. aegypti, porém com um perfil diferente do que era observado em ciclos de temperatura retangulares. Na presença dos ciclos de claro/escuro, os ciclos temperatura graduais foram determinantes para amplitude dos picos de atividade e fase do pico principal (pico vespertino) As alterações nos padrões de comportamento parecem refletir alterações moleculares na expressão de genes que compõem o relógio circadiano. Possivelmente os genes da primeira alça (per, tim e cry2) seriam importante para a amplitude, enquanto genes da segunda alça (vri, Pdp1 e cyc) participariam do ajuste de fase do pico principal. Nossos resultados sugerem ainda que os ciclos de temperatura sincronizem o relógio através dos órgãos cordotonais. Mosquitos silenciados pela técnica de RNA de interferência para um gene importante no funcionamento dessas estruturas (nocte) apresentaram prejuízos na sincronização de sua atividade pelos ciclos de temperatura. Assim, concluímos que os ciclos de temperatura graduais que construímos são eficientes para a sincronização de Ae. aegypti e possivelmente poderão contribuir nos estudos de comportamento, permitindo em laboratório uma abordagem mais próxima ao natural. A utilização dos ciclos de temperatura graduais confirma a atuação desse indicador ambiental em sinergia com os ciclos de claro/escuro na promoção da completa sincronização dos ritmos de atividade e expressão circadiana dos organismos / Mosquitoes present locomotor activity and blood feeding rhythms, which are crucial for the transmission of many pathogens and are under the control of an endogenous circadian clock. External stimuli play an important modulation in this clock, enabling adjustment of the endogenous fun ctions with the environment. One of the main environmental indicators able to synchronize the circadian clock are temperature cycles. In laboratory, research in Drosophila melanogaster model ha s shown that rectangular temperature cycles (with abrupt temper ature changes) produce a locomotor activity pattern different from cycles with gradual temperature variations, which are closer to those organism in nature . Thus we tried to establish a semi - natural system that was as close as possible to the daily tempera ture variations observed along one day in Rio de Janeiro. We choose as model the mosquito Aedes aegypti , the main dengue vector in Brazil. This species is known to have diurnal activity with peaks at dawn and dusk. The gradual temperature cycles we produce d were able to synchronize the activity of Ae. aegypti , but with a different profile from the one observed for rectangular temperature cycles. In the presence of light / dark cycles, the gradual temperature cycles were determinat in the amplitude of the pe aks of activity and in the phase of the main peak (evening peak). Changes in the behavior patterns seem to reflect molecular alterations in the expression of the circadian clock genes. Possibly, genes from the first regulatory loop ( per , tim and cry2 ) woul d be important for the amplitude, while the genes from the second regulatory loop ( vri , Pdp1 and cyc ) would participate in the phase adjustment of the main peak. Our results also suggest that temperature cycles synchronize the clock through chordotonal org ans. Mosquitoes silenced by RNA interference assay for a n important gene in the functioning of these structures ( nocte ) presented loss in the synchronization of their activity temperature cycles. Thus, we conclude that the gradual temperature cycles we produced are effective for synchronizing Ae. aegypti and may possibly contribute to studies of behavior, allowing a more natural app roach in the laboratory. The use of gradual temperature cycles confirms the importance of this environmental indicator in synergy with the cycles of light / dark to promote full synchronization of the organisms circadian expression and activity rhythms

Em mamíferos, a temperatura corporal (Tc) varia ao longo do dia, de forma rítmica, bem como a atividade locomotora. Essa ritmicidade diária é gerada endogenamente, por osciladores circadianos. Em geral, os valores mais elevados de Tc concentram-se nos mesmos horários em que há atividade locomotora. No entanto, variações diárias de Tc são observadas mesmo em indivíduos imóveis, evidenciando que o ritmo de Tc não é uma mera consequência dos efeitos agudos da atividade locomotora. Este trabalho teve o objetivo de estudar o ritmo circadiano de Tc no roedor Ctenomys aff. knighti (tuco-tuco) e sua relação temporal com o ritmo de atividade locomotora. A caracterização do ritmo de Tc nesse animal é particularmente interessante, pois ele habita o ambiente subterrâneo, que impõe desafios tanto à expressão rítmica (pois os ciclos ambientais são ausentes ou têm baixa amplitude) quanto à termorregulação (devido à características como alta umidade e atmosfera hipóxica e estagnada). Medimos a Tc e a atividade locomotora dos tuco-tucos em condições controladas de laboratório. Na caracterização inicial, constatamos que o ritmo de Tc dos tuco-tucos persiste mesmo em escuridão e temperatura constantes. Quando houve exposição a um ciclo diário de claro/escuro, o ritmo de Tc foi sincronizado, e os valores mais altos ocorreram na fase de escuro. Os ritmos de Tc e de atividade locomotora mostraram-se fortemente associados no tempo. Investigamos, então, se a corrida na roda de atividade modificaria a amplitude do ritmo de Tc, por envolver atividade muscular intensa. Observamos, no entanto, que a amplitude é pouco alterada com a retirada da roda e que na sua ausência os animais substituem a corrida por outras atividades que também causam efeitos agudos na Tc. Em seguida, estudamos a variação da sensibilidade da Tc aos efeitos agudos da atividade ao longo do dia. Através de um método estatístico, que também foi utilizado para filtrar os dados de Tc, verificamos que há maior correlação entre variações de Tc e de atividade no início da noite. Por fim, investigamos se o controle do ritmo de Tc é exercido pelos núcleos supraquiasmáticos, os quais são os osciladores circadianos do ritmo de atividade locomotora. Nossa abordagem utilizou animais neurologicamente intactos, comparando os padrões do ritmo de Tc e de atividade locomotora durante a ocorrência do fenômeno de \"partição do ritmo\". Constatamos que na maioria dos casos os padrões de partição, tanto da Tc como da atividade locomotora são idênticos, sugerindo um controle temporal comum. No entanto, em um dos animais observamos diferenças entre os dois ritmos, sugerindo que esse controle circadiano pode ser ainda mais complexo. / In mammals, body temperature (Tb), as well as locomotor activity, changes during the day, exhibiting a rhythmic pattern. This daily rhythmicity is generated endogenously by circadian oscillators. Usually, the highest Tb values occur simultaneously to locomotor activity. Nevertheless, daily Tb changes are observed even in immobile individuals. This fact is evidence that the Tb rhythm is not a mere consequence of the acute effects of locomotor activity. The present work,which os performed in the research center CRILAR, in Argentina, had the objective of studying the circadian rhythm of Tb. in the rodent Ctenomys aff. knighti (tuco-tuco) and its temporal relationship with the locomotor activity rhythm. The characterization of the Tb rhythm in this animal is especially interesting because it inhabits the subterranean environment, which poses challenges to both rhythmic expression (because environmental cycles are either absent or have low amplitude) and thermoregulation (due to high relative humidity, hypoxic atmosphere and limited ventilation). We measured Tb and locomotor activity of tuco-tucos under controlled laboratory conditions. An initial characterization showed that the tuco-tuco\'s Tb rhythm persisted even in constant darkness and constant temperature. This rhythm synchronized to a daily light/dark cycle, with highest values occurring during the dark phase. Tb and locomotor activity rhythm were robustly associated in time. Then, we investigated whether the wheel running would modify the Tb rhythm amplitude, because this behavior involves intense muscular activity. However, we observed that the amplitude is only slightly altered upon running-wheel removal and that in the absence of the wheel tuco-tucos substitute running with other behaviors which also have acute effects on Tb. Applying a statistical method, which was also used to filter Tb data, we verified that there is a stronger correlation between Tb changes and activity in the beginning of the night. Finally, we investigated whether the Tb rhythm is also under control of the suprachiasmatic nuclei, which are knowingly the circadian oscillators for the locomotor activity rhythm. We used an approach which involved neurally intact animals, by comparing the rhythmic patterns of Tb and locomotor activity rhythms during the occurrence of a phenomenon called \"splitting\". In most cases, splitting patterns of both Tb and locomotor activity rhythms were identical, indicating a common temporal control of these two variables. Nevertheless, we observed, in one animal, differences between the two rhythms, which suggest that the circadian control might be even more complex.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissert MALAM.pdf: 423379 bytes, checksum: 3a59b70e24a27c73332cb3bcd6451cd2 (MD5) Previous issue date: 2007-12-03 / Objective: To analyze circadian typology (diurnal preference) and gender differences in a university student population from Southern Brazil. Methods: Seven hundred and thirty six university student volunteers, with an age range 17- 49 yr, filled the Brazilian version of the Chronotype Questionnaire (CQ), the portuguese translation of the Horne and Östberg s Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ). Central and dispersion tendencies measures and CQ scores distribution curve (Kolmogorov-Smirnov) were calculated according to gender (Student t), age, birth season, and daylight-saving time discomfort (quisquare), with significance level of p<0.05. Results: Six hundred and fourty eight individuals (36% men; 64% women) were included in this study, with 12% of losses due to incorrect questionnaires. CQ score distribution was correlated to the normal curve (range=18-77; mean=46.6; s.d.=10.8). In this sample, 32% were evening-types; 54% were intermediate-types, and 14% were morning-types. CQ means were significatively different (p=0.003) when males (44.9±10.8) were compared to females (47.5±10.7), and 70% of those born during spring and summer were evening-types (p=0.015).There was no gender-by-season association. Conclusions: Men, and Individuals born in spring-summer, presented eveningness preference, without gender-birth season interaction. Our results are also in agreement with studies performed in the Northern Hemisphere, which showed an association between birth season and diurnal preference / Objetivo: Investigar a tipologia circadiana e diferenças de gênero em universitários do sul do Brasil. Métodos: Voluntários (736) de 17-49 anos preencheram a versão brasileira do Questionário de Cronotipo (QC), tradução do Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ) de Horne e Östberg. Medidas de tendência central e dispersão e curva de distribuição dos escores do QC (Kolmogorov-Smirnov) foram calculadas de acordo com o gênero (t de Student), idade, estação de nascimento e desconforto com o horário de verão (quiquadrado), com significância estatística de p<0,05. Resultados: Foram incluídos 648 indivíduos (36% homens; 64% mulheres), com perdas de 12% por questionários incorretos. A distribuição dos escores do QC evidenciou uma curva normal (amplitude=18-77; média=46,6; desvio-padrão=10,8). Nesta amostra, 32% foram vespertinos, 54% intermediários e 14% matutinos. As médias do QC foram significativamente diferentes (p=0,003): homens (44,9±10,8) comparados com mulheres (47,5±10,7) e 70% dos que nasceram na primavera e verão foram vespertinos (p=0,015), sem associação gênero-estação do ano. Conclusão: Homens e nascidos na primavera-verão evidenciaram preferência pela vespertinidade, não havendo diferença de gênero com relação à estação de nascimento. Nossos resultados estão de acordo com estudos realizados no hemisfério norte que mostraram, também, uma associação entre a estação de nascimento e a preferência diurna

Made available in DSpace on 2015-10-21T12:23:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 paulo_amoretty_ioc_mest_2010.pdf: 2975859 bytes, checksum: 06f8ce008cd108bb1b64d2c7a0ec4c5d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015-05-21 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / O relógio circadiano, presente em diversos organismos, é um mecanismo que controla ritmos diários na fisiologia e comportamento, os quais são mantidos mesmo na ausência de estímulos externos. Estudos em Drosophila melanogaster revelaram genes envolvidos diretamente com este relógio biológico. Tais genes formam alças de autoregulação negativa que promovem a transcrição cíclica de alguns dos seus próprios componentes assim como de outros genes que controlam uma variedade de aspectos fisiológicos e comportamentais. A principal alça regulatória é composta por dois ativadores transcricionais, Clock (Clk) e Cycle (Cyc), que após formarem um heterodímero, promovem a transcrição de period (per) e timeless (tim). Por sua vez, as proteínas Period (Per) e Timeless (Tim) também formam dímeros, entram no núcleo e interagem com Clk e Cyc, causando a desestabilização destes ativadores transcricionais e, consequentemente, a repressão de suas próprias transcrições. Nosso grupo tem estudado genes do relógio circadiano em Lutzomyia longipalpis, principal vetor da Leishmania chagasi (= Le. infantum) nas Américas. Comparações entre nossos resultados e o que é conhecido em D. melanogaster revelaram diferenças interessantes. Em D. melanogaster, a proteína Clk possui uma cauda de ativação formada por um domínio poli-Q, que está ausente no mutante arrítmico Clk jrk . Em L. longipalpis, Clk parece não possuir esta cauda de ativação. Contudo, a proteína Cyc deste inseto possui uma região homóloga ao domínio de ativação encontrada em proteínas ortólogas de outros insetos e vertebrados, mas que está ausente na proteína Cyc de D. melanogaster Finalmente, o gene cyc é expresso de modo distinto em cada espécie: em L. longipalpis, o mRNA de cyc oscila quantitativamente ao longo do dia ao passo que, em D. melanogaster, apresenta expressão constitutiva. Uma construção contendo o gene cyc de L. longipalpis (llcyc) foi permanentemente introduzida em D. melanogaster utilizando a transformação mediada pelo elemento de transposição \201CP\201D. Utilizando o sistema UAS-GAL4, analisamos a atividade locomotora de moscas transformadas expressando esta construção em diferentes grupos neuronais e backgrounds genéticos de D. melanogaster. Embora L. longipalpis seja um inseto crepuscular/noturno e D. melanogaster diurno, a presença de llcyc não tornou as moscas transformadas mais noturnas. Contudo, o padrão de atividade em ciclos de claro-escuro sofreu mudanças e o período endógeno foi reduzido quando expostas à escuridão constante. Os resultados sugerem que a proteína Cyc de L. longipalpis, com sua cauda de ativação, interfere no funcionamento do relógio circadiano de D. Melanogaster / he circadian clock , present in several organisms , is a mechanism that control s daily physiological and behavioral rhythms which are maintained even in the absence of external stimuli. Studies on Drosophila melanogaster revealed genes directly involved with this biological clock. These genes form negative feedback loops responsible for the cyclic transcription of some of its own components as well as other genes that control a variety of physiological and behavioral aspect s. The main feedback loop is composed of two transcriptional activators, Clock (Clk) a nd Cycle (Cyc), which after heterodimerizing promote the transcription of period ( per ) and timeless ( tim ) genes. In turn, the Per and Tim proteins also form a heterodimer, enter into the nucleus and interact with Clk and Cyc, causing the destabilization of these transcription activators and, as a consequence, the repression of their own transcription. Our group h a s been studying circadian clock genes in Lutzomyia longipalpis , the main vector of Leis h mania chagasi (= Le. infantum ) in the Americas. Comparison s between our results and what is known in D. melanogaster revealed interesting differences. In D. melanogaster , the Clk protein has an activation tail formed by a poly - Q domain, which is absent in the arrhythmic mutant Clk Jrk . In L. longipalpis , Clk does not seem to have this activation tail. However, the Cyc protein in this insect has a region that is homologous to an activation domain found in orthologous proteins from other insects and vertebrates, but absent in the D. melanogaster Cyc. Finally, the cyc gene is distinctly expressed in each of the species: in L . longipalpis , cyc mRNA shows a daily oscillation in abundance, while in D. melanogaster it is constitutively expressed. A construct containing the L. longipalpis cyc gene ( llcyc ) was permanently i ntroduced into D. melanogaster using “P” element mediated transformation. Using the UAS - Gal4 system , we analyzed the locomotor activity of transgenic flies expressing this construct in different D. melanogaster neuronal groups and genetic background s. A lth ough L. longipalpis is a cr e puscular/nocturnal insect and D. melanogaster is diurnal, the presence of llcyc did not make the transformed flies more nocturnal. However, the activity pattern in light - dark cycles was altered and the endogenous period was redu ced in constant darkness. The results suggest that the presence of L. longipalpis Cyc protein , with its activation tail , interferes in the functioning of the D. melanogaster circadian clock.

Made available in DSpace on 2016-03-15T14:19:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 paulo_amoretty_ioc_dout_2014.pdf: 3200061 bytes, checksum: d380214473d12c7702ab720491d21caf (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-01-13 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Os ritmos diários de atividade e repouso de insetos vetores são controlados pelo relógio circadiano. Este mecanismo endógeno que controla diferentes aspectos da fisiologia, metabolismo e comportamento, pode ser sincronizado pela luz (ciclos de claro e escuro) e outros ciclos ambientais como as oscilações diárias na temperatura, disponibilidade de alimentos, etc. Os genes diretamente envolvidos no controle molecular do relógio circadiano foram primeiramente descritos no modelo Drosophila melanogaster. Nosso grupo tem estudado genes do relógio circadiano em insetos vetores utilizando D. melanogaster como modelo, o que tem revelado uma série de diferenças marcantes entre os ortólogos do relógio de insetos. Em Lutzomyia longipalpis, principal vetor da Leishmania infantum nas Américas, e Aedes aegypti, vetor do vírus Dengue, a proteína codificada pelo gene cycle (cyc) possui uma cauda de ativação do tipo BCTR muito semelhante à de vertebrados. Esse sítio (BCTR) corresponde a região de interação de CYC com a proteína CRYPTOCHROME 2, um repressor transcricional encontrado em diversos insetos mas ausente em D. melanogaster. Outra diferença importante entre esses insetos é em relação ao tamanho da cauda poli-Q, implicada na ativação gênica, pois tanto em L. longiplapis quanto em Ae. aegypti esta cauda é reduzida em relação ao modelo Drosophila Isto sugere que durante a evolução o domínio BCTR foi substituído funcionalmente em algumas espécies pelo domínio poli-Q no heterodímero CLOCK/CYCLE (CLK/CYC). Neste trabalho, iniciamos uma investigação dos aspectos relacionados à conservação evolutiva e funcional da principal alça regulatória do relógio circadiano de insetos. Para isto, através de uma análise in vivo, dirigimos a expressão do gene cyc de L. longipalpis (llcyc) na tentativa de reconstruir, em parte, a primeira alça do relógio circadiano de L. longipalpis em mutantes de D. melanogaster. Além disso, utilizamos uma abordagem evolutiva comparando sequencias de diferentes grupos de insetos para investigar as transformações sofridas por CLK-CYC ao longo do processo evolutivo dos insetos. Nossos resultados sugerem que a proteína CYC de L. longipalpis foi capaz de resgatar, ainda que parcialmente, o funcionamento do relógio circadiano de D. melanogaster, embora esses insetos tenham se separado a mais de 250 milhões de anos / D aily rhythms of activity and rest in insect vectors are controlled by the circadian clock. This endogenous mechanism that controls various aspects of physiology, metabolism and behavior can be synchronized by the light (light and dar k cycles) and other environmental cycles as the daily fluctuations in temperature, food availability, etc. The genes directly involved in the molecular circadian clock control were first described in Drosophila melanogaster . Our group has been studying cir cadian clock genes in insect vectors using D. melanogaster as a model, revealing a series of marked differences among the orthologs of the insects clock. In Lutzomyia longipalpis , vector of Leishmania infantum in the Americas, and Aedes aegypti , the Dengue virus vector, the protein encoded by cycle (cyc) ge ne has a BCTR type tail activation, very similar to that of vertebrates. This BCTR tail is the site of interaction with the CRYPTOCHROME 2 protein, a transcriptional repressor found in many insects , but a bsent in D. melanogaster . Another important difference among these insects is relative to poly - Q tail size, implicated in gene activation, since both L. longipalpis and Ae. aegypti have a reduced tail compared to Drosophila . This suggests that during the e volution the BCTR domain was functionally replaced in some species by poly - Q domain in the heterodimer CLOCK/CYCLE (CLK/CYC). In the present work, we have started an investigat ion of aspects related to the evolutionary and functional conservation of the ma in regulatory circadian clock in insects. For this purpose , through an in vivo analysis we drove the L. longipalpis cyc (llcyc) gene expression in an attempt to rebuild, in part, the first circadian clock loop of L. longipalpis in mutants of D. melanogaste r . In addition, we used an evolutionary approach by comparing sequences of different insect groups to investigate the transformations suffered by CLK - CYC along the evolutionary process of insects. Our results suggest that the CYC L. longipalpis protein was able to rescue, at least partially, the functioning of the circadian clock of D. melanogaster , although these insects ha s been separated for more than 250 million years

Made available in DSpace on 2016-03-15T14:20:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 marcio_pavan_ioc_dout_2013.pdf: 7677814 bytes, checksum: c5a9a9ecaffcd4315201bdc148114cd6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / As dificuldades para a interrupção definitiva da transmissão vetorial do Trypanosoma cruzi decorrem primariamente de eventos de reinfestação por populações silvestres de triatomíneos das casas previamente tratadas com inseticidas e, de maneira secundária, do contato esporádico do homem com vetores infectados que habitam o peridomicílio e o ambiente silvestre. A escrutinização das regiões potenciais de transmissão endêmicas ou hipoendêmicas depende da correta diagnose das espécies vetoras e dos seus limites de ocorrência geográfica. No caso de espécies crípticas, a identificação taxonômica deve ser feita principalmente por métodos moleculares de baixo custo e eficientes, que a partir dos quais seja possível gerar resultados simples de interpretar. A diagnose correta dos vetores é útil para a determinação regional dos riscos potenciais de transmissão vetorial da doença em seres humanos. Contudo, o desenvolvimento de novas estratégias de controle mais eficazes depende do entendimento acerca dos padrões biológicos, ecológicos e evolutivos que estão envolvidos nos processos de domiciliação e especiação desses vetores. Estes padrões estão inseridos em um contexto espacial e temporal complexo, que só pode ser compreendido quando estudos em diferentes escalas geográficas e históricas são realizados. Neste contexto, o complexo de espécies crípticas R. prolixus e R. robustus s.l. serve como um importante modelo, por ser um grupo bem estudado, de filogenia conhecida e ocorrência geográfica previamente estimada Nesta tese foi avaliado o status taxonômico dessas espécies e as possíveis barreiras naturais ao fluxo gênico entre as linhagens determinadas com base em (1) análises filogenéticas, utilizando um marcador mitocondrial (Cytb) e cinco marcadores nucleares (ITS-2, period, timeless, cryptochrome2-I6, cryptochrome2-I8; (2) biogeográficas, utilizando duas calibrações geológicas do relógio molecular relaxado; (3) populacionais, analisando 10 loci de microssatélites; e (4) de comportamento, medindo as atividades locomotoras e estimando o período endógeno do relógio circadiano. Adicionalmente, foi identificado um marcador em um gene nuclear de cópia única (TPS165) que separa as espécies crípticas e de diferentes importâncias epidemiológicas: R. prolixus (imporância primária) e R. robustus s.l. (importância secundária). Ao todo, foram analisados 254 espécimes de R. prolixus e R. robustus s.l. As amostras de R. robustus foram obtidas após duas coletas ao longo de transectos que representam áreas contíguas de ocorrência das linhagens crípticas R. robustus III e IV, e R. robustus II, III e IV, de acordo com o que se conhece sobre a distribuição destes táxons. R. prolixus é uma espécie distinta de R. robustus s.l. e, portanto, válida. R. robustus s.l. é um complexo parafilético de, pelo menos, sete linhagens, das quais três parecem representar três espécies distintas \2013 R. barretti, R. robustus I e R. robustus V. A partir do resultado filogenético incongruente com base na topologia das árvores filogenéticas dos genes analisados das quatro linhagens restantes, R. robustus II, III, IV e sp. nov. representam um complexo de espécies in status nascendi As populações ancestrais de R. prolixus e R. robustus s.l. sofreram cladogêneses decorrentes de eventos geológicos amazônicos ocorridos entre o Mioceno Superior e o Pleistoceno Médio (entre 7 e 0,5 Maa). Apesar de os resultados filogeográficos, genealógicos e populacionais serem em parte concordantes com a hipótese de que R. prolixus e R. robustus s.l. se originaram na região do Orinoco e se diferenciaram possivelmente devido às modificações naturais na região pan-amazônica promovidas pelas \201Eincursões marinhas\201F do Mioceno, as datações obtidas para os eventos cladogenéticos das linhagens são concordantes com os períodos glaciais em que as florestas tropicais úmidas teriam sido reduzidas a \201Erefúgios\201F, durante o Plioceno e Pleistoceno / One of the current challen ges for the interruption of Trypanosoma cruzi transmission relies primarly on re - infestation events of insecticide - treated houses by sylvatic populations of triatomines and secondarily on the sporadic contact between infected sylvatic triatomines and susceptible humans. The scrutinization of regions with endemic or hypoendemic transmission depends on accurate species identification and its geographical boundaries. In the case of cryptic species, devising of simple, efficient and cost - effective methods for their identification is needed. Biological, ecological and evolutionary processes that can be involved in vectorial domiciliation and speciation are also relevant for th e development of innovative surveillance/ control strategies. These processes are embedded in a complex spatial and temporal context, which can be appreciated when historical and geographical approaches are considered in different scales. In this context, the cryptic species complex R. prolixus and R. robustus s.l. serves as a good model, as it is an extensive - studied group, with well - known phylogeny, and its geographical limits were previous estimated. During this thesis the taxonomic status of these linea ges were evaluated and also possible natural barriers for gene flow were determined, based on the following analyses: (1) phylogene tic, using one mitochondrial ( Cy t b) and five nuclear markers ( ITS - 2, period , timeless , cryptochrome 2 - I6, cryptochrome 2 - I8); ( 2) biogeographical, using a „relaxed‟ molecular clock with two geological calibrations; (3) population genetics, analyzing 10 microsatelite loci; and (4) behavioral, measuring locomotor activities and estimating the circadian clock periods. Moreover, it was describe d a non - coding, single - copy nuclear DNA fragment that contains a single - nucleotide polymorphism (SNP) with the potential to distinguish the important domestic Chagas disease vector , Rhodnius prolixus , from members of the sylvatic Rhodnius robus tus cryptic lineages complex . Two hundred and fifty four specimens of R. prolixus and R. robustus s.l. were obtained. R. robustus s.l. sampling were conducted along transects which cross areas of contiguous geographic distribution among R. robustus III and IV, and R. robustus II, III, and IV, based on the previous knowledge about lineages bondaries. R. prolixus is a is a paraphyletic assemblage of , at least, seven different lineages , three of which seem to be different species – R. barretti , R. robus tus I, and R. robustus V. Phylogenetic results of R. robustus II, III, IV, and n.sp. showed incongruent topologies on gene trees, and thus they represent a complex of species in status nascendi . Ancestral populations of R. prolixus and R. robustus s.l. cla dogenesis have probably occurred during geological events between Late Miocene and Middle Pleistocene ( 7 - 0.5 Mya). Although phylogeographical, genealogical, and population results partially agree with the predictions that R. prolixus and R. robustus s.l. w ere originated in the Orinoco biogeographical area and speciated during „mar ine incursions‟ of the Miocene E poch, „relaxed‟ clock analyses showed recent splits estimations, which coincides with the glacial time that occurred the fragmentation of moist fore sts in „refuges‟ during Late Pliocene and Early/Middle Pleistocene.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340506.pdf: 7060014 bytes, checksum: 5def456b81bf4cf51a73e82062478cdd (MD5) Previous issue date: 2015 / Nesta dissertação, propomos um estudo comparativo da dinâmica e da robustez entre redes de regulação gênica capazes de gerar e manter oscilações com o período próximo de 24 horas - razão pela qual são chamadas de ciclos circadianos.O objetivo é investigar quais mecanismos biológicos estão associados a comportamentos oscilatórios mais robustos e que outras dinâmicas tais redes exibem quando sofrem alterações em seus parâmetros.Existentes na maior parte dos organismos - desde arquebactérias até nós, seres humanos - os ciclos circadianos têm a função de um relógio interno à célula, que os utiliza para antever as mudanças em seu ambiente externo decorrentes dos ciclos de noite e dia e controlar seu comportamento de acordo. Apesar de poder ser reprogramado por meio de informações provenientes do meio externo - como a luz, por exemplo - esse relógio opera de forma autônoma, graças a duas características essenciais: um laço de realimentação negativa em seu controle e um atraso nele embutido. Selecionamos redes estruturalmente diferentes que apresentam ambas essas particularidades e construímos seus modelos de simulação estocástica. De forma concomitante, definimos um modelo booleano para representar com um nível maior de abstração o comportamento esperado, i.e., os ciclos circadianos.Por meio de análise numérica dos modelos estocásticos, buscamos configurações paramétricas para as quais seu comportamento é próximo daquele esperado. Para os casos em que fomos bem sucedidos nesse processo de busca, guiado pelos métodos aqui propostos, utilizamos os valores encontrados como referência e, em torno deles, variamos cada parâmetro individualmente. As variações para as quais os modelos apresentaram dinâmicas não oscilatórias - dinâmicas estas que também podem ser capturadas por modelos booleanos - fornecem um indício de como interferir no funcionamento normal dos relógios circadianos.Por fim, da análise como um todo, observamos que os modelos das redes constituídas por um par de genes ativador-repressor apresentam um comportamento mais próximo de um relógio circadiano e que suas oscilações são mais robustas às variações impostas, se comparadas àquelas formadas por um único gene que se autorreprime; ademais, a presença de um laço de realimentação que requer a formação de complexos entre as proteínas reguladas também contribui neste sentido.<br> / Abstract: In this thesis, we propose a comparative study of the dynamics and robustness among gene regulatory networks that are capable of generating and maintaining oscillations with a period close to 24 hours - hence them being called circadian cycles.The objective is to investigate which biological mechanisms are associated with more robust oscillatory behaviors, and which other dynamics such networks exhibit in face of parametric variations. Present in most organisms - from archaebacteria to us, human beings - circadian cycles have the role of a clock within the cell, which uses them to anticipate changes in its external environment due to day and night cycles and to control its behavior accordingly. Although it can be reprogrammed by means of information coming from the environment - as light, for instance -this clock operates autonomously, driven by two main characteristics: a negative feedback loop in its control, and a delay incorporated to it. We select networks that possess both of these characteristics but are structurally different, and build their stochastic simulation models. Concomitantly, we define a boolean model to represent in a higher abstraction level the expected behavior, i.e., the circadian cycles. Through a numerical analysis of the stochastic models, we seek parametric configurations for which their behavior is close to the expected one. For those cases in which we are successful in this search - guided by the methods proposed here - we utilize the obtained values as references and, in their vicinity, vary each parameter individually. The variations for which the models present non-oscillatory dynamics - also suitable to be represented by boolean models - indicate how to interfere in the normal operation of circadian clocks.Finally, from the overall analysis, we observe that the models of networks comprised of a pair of activating-repressing genes present a behavior closer to a circadian clock, and that their oscillations are more robust to the imposed variations, when compared to those formed by a single self-repressing gene; furthermore, the presence of a feedback loop that requires the formation of complexes among the regulated proteins also contributes in that direction.

Resumo: A depressão está associada com alterações dos ritmos circadianos e condições de iluminação constante promovem expressão de comportamento depressivo em roedores. Ratos mantidos em escuro constante expressam o período circadiano endógeno enquanto que a maior parte dos animais sob luz constante perde o ritmo circadiano da atividade locomotora. Exposição ao claro constante durante a lactação previne esta perda da ritimicidade no adulto. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar se a exposição à luz constante durante a lactação poderia previnir a anedonia induzida por luz constante no adulto. Em um primeiro experimento, a anedonia induzida pelo claro constante foi replicada em ratos adultos machos e verificamos que o tratamento com imipramina na água de beber reverte esta condição. Em um segundo xperimento, ratos durante a lactação foram mantidos em escuro constante (neonatal-EE), claro constante (neonatal-CC) ou em ciclo claro/escuro habitual (neonatal-CE). Após a exposição ao claro constante na vida adulta, o grupo neonatal-CC não reduziu a preferência por sacarose e apresentou maior atividade locomotora que os outros grupos. O grupo neonatal-EE reduziu a preferência por sacarose antes que o grupo controle e apresentou aumento da corticosterona plasmática. Prevenção da perda da ritmicid de circadiana pode ter protegido os animais do grupo neonatal-CC da anedonia induzida pelo claro constante no dulto, enquanto que o grupo neonatal-EE foi mais suscetível a apresentar comportamento depressivo. Estes resultados sugerem que alterações dos ritmos circadianos podem ser um dos fatores predisponentes dadepressão e que o estresse neonatal pode modular a responsividade ao estrese na vida ad lta.