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Previous issue date: 2010 / Fundação Oswaldo Cruz.Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / A grande maioria dos seres vivos complexos apresenta um relógio endógeno,
conhecido como relógio circadiano, responsável por dirigir as oscilações rítmicas de
fisiologia e comportamento dentro de um período de aproximadamente 24 horas. Em
insetos, as bases genéticas deste marcapasso têm sido elucidadas em Drosophila
melanogaster. Diversos loci já foram identificados e o mecanismo molecular
regulando o relógio circadiano consiste de alças regulatórias interligadas que
controlam a expressão rítmica de muitos genes.
Muitas espécies de mosquitos são vetores de doenças. Elas exibem uma variedade
de padrões de atividade e hematofagia, de diurnos a crepusculares e noturnos e
estes ritmos são importantes para a dinâmica da transmissãode doenças.
Entretanto, apesar da sua importância epidemiológica, pouco se sabe quanto à
genética molecular do relógio circadiano que controla seus ritmos de atividade.
Nosso grupo tem estudado as bases moleculares do relógio circadiano em duas
espécies de mosquitos, Aedes aegyptie Culex quinquefasciatus. Ambos são
importantes vetores de doenças tropicais, mas com diferentes padrões de atividade.
Ae. aegyptié o vetor diurno da Dengue e da Febre amarela, enquanto Cx.
quinquefasciatusé o vetor noturno da Filariose e da Febre do Oeste doNilo.
Análises preliminares indicaram uma conservação dos padrões de expressão entre
as duas espécies em alguns dos mais importantes genes do relógio em claro-escuro
e escuro constante. Entretanto, nós achamos diferenças na expressão do gene
cryptochrome2(cry2), um ortólogo dos genes codificando criptocromos de
mamíferos e que foi encontrado em muitos insetos, mas que não está presente em
Drosophila. Nós sugerimos que cry2pode estar envolvido no controle dos padrões
de atividade de Ae. aegyptie Cx. quinquefasciatus, e propusemos um modelo para
explicar as diferenças na expressão de cry2.
Nós também estudamos a expressão circadiana dos principais genes de relógio,
além dos ritmos de atividade locomotora destas duas espécies em ciclos de
temperatura. Observamos que ambas são arrastadas pela temperatura e mostram
diferenças em seus comportamentos de atividade. Em ciclos de temperatura, a
atividade locomotora de Ae. aegyptié mais restrita a termofase, enquanto Cx.
quinquefasciatusapresenta sua atividade mais restrita a criofase. Além disso, após o
arrastamento em ciclos de claro-escuro, Ae. aegypti mostrou um padrão transiente
de atividade por alguns dias em escuro constante com ciclos de temperatura,
enquanto Cx. quinquefasciatuspermaneceu estável nesta condição. Também foram
observadas, em ciclos de temperatura, algumas diferenças espécies-específicas nos
padrões de expressão de cyclee cry2.
Finalmente, nós observamos diferenças na fase da expressão circadiana de Ae.
aegyptiem ciclos de temperatura e escuro constante entre mosquitos criados com
uma combinação de ciclos de claro-escuro e de temperaturacom mosquitos criados
em ciclos de claro-escuro com temperatura constante. Isto sugere um importante
papel do desenvolvimento na determinação dos padrões de expressão circadiana de
insetos adultos submetidos a oscilações de temperatura. / The great majority of complex living organisms present an endogenous timekeeper,
known as the circadian clock, responsible for driving rhythmic oscillations in their
physiology and behaviour within a period of approximately 24 hours. In insects, the
genetic bases of this pacemaker have been elucidated in Drosophila melanogaster.
A number of loci have already been identified and themolecular mechanism
regulating the circadian clock consists of interlocked feedback loops that control the
rhythmic expression of many genes.
Many species of mosquitoes are disease vectors. They show a range of activity and
blood-feeding patterns, from diurnal to crepuscular and nocturnal, and these rhythms
are essential for the dynamics of disease transmission. However, despite their
epidemiologic importance, little is known about the molecular genetics of the
circadian clock controlling their activity rhythms.
Our group has been studying the molecular bases of the circadian clock in two
mosquito species, Aedes aegyptiand Culex quinquefasciatus. Both are important
vectors of tropical diseases but with different activitypatterns. Ae. aegyptiis a diurnal
vector of Dengue and Yellow fever, while Cx. quinquefasciatusis a nocturnal vector
of Filariasis and West-Nile fever. Previous analysis has indicated conserved
expression patterns between the two species in some of themost important clock
genes in light-dark and constant dark. However, we founddifferences in the
expression in the mammalian-like cryptochrome2(cry2), a gene found in many
insects but missing in Drosophila. We suggest that cry2might be involved in the
control of the activity patterns in Ae. aegyptiand Cx. quinquefasciatus, and we
proposed a model to explain the differences in cry2expression.
We also studied the circadian expression of the main clock genes and locomotor
activity rhythms of these two species under temperaturecycles. We observed that
both are entrained by temperature and showed some differences in their activity
behaviour. Under temperature cycles, the locomotor activity of Ae. aegyptiis more
restricted to the termophase while Cx. quinquefasciatushas your activity more
restricted to the cryophase. Moreover, after entrainment in light-dark cycles, Ae.
aegyptishown a transient activity pattern for a few days in constant dark with
temperature cycles, while Cx. quinquefasciatusremains stable in this condition. We
also observed under temperature cycles some species-specific differences in cycle
and cry2expression patterns.
Finally, we observed differences in the phase of Ae. aegypticircadian expression in
temperature cycles and constant dark between mosquitoes raised under combined
light-dark and temperature cycles to those raised in light-dark cycles with constant
temperature. This suggests an important role of development in determining the
patterns of circadian expression of adult insects under temperature oscillations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.arca.fiocruz.br:icict/6059 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Rivas, Gustavo Bueno da Silva |
| Contributors | Azambuja, Patrícia, Paiva e Silva, Gabriela de Oliveira, Neto, Mario Pedrazzoli, Britto, Felicia De Paoli de Carvalho, Redner, Paulo, Peixoto, Alexandre Afranio |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ, instname:Fundação Oswaldo Cruz, instacron:FIOCRUZ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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