Circadian rhythms in insect disease vectors

Organisms from bacteria to humans have evolved under predictable daily environmental cycles owing to the Earth’s rotation. This strong selection pressure has generated endogenous circadian clocks that regulate many aspects of behaviour, physiology and metabolism, anticipating and synchronising internal time-keeping to changes in the cyclical environment. In haematophagous insect vectors the circadian clock coordinates feeding activity, which is important for the dynamics of pathogen transmission. We have recently witnessed a substantial advance in molecular studies of circadian clocks in insect vector species that has consolidated behavioural data collected over many years, which provided insights into the regulation of the clock in the wild. Next generation sequencing technologies will facilitate the study of vector genomes/transcriptomes both among and within species and illuminate some of the species-specific patterns of adaptive circadian phenotypes that are observed in the field and in the laboratory. In this review we will explore these recent findings and attempt to identify potential areas for further investigation.

Análise funcional comparativa do relógio circadiano de Drosophila melanogaster e insetos vetores / Comparative functional analysis of circadian clock of Drosophila melanogaster and insect vectors

Diversos organismos apresentam variações no comportamento e na fisiologia que são controlados por um relógio biológico interno. O flebotomíneo Lutzomyia longipalpis (Diptera: Psychodidae), o principal vetor da leishmaniose visceral nas Américas, é um inseto hematófago com atividade crepuscular/noturna. A hematofagia, crítica na transmissão da doença, está restrita a uma determinada hora do dia, certamente consequência do controle do marcapasso circadiano. Apesar da importância dos ritmos circadianos na dinâmica da transmissão da doença, pouco se sabe sobre seu controle molecular em insetos vetores. Neste trabalho descrevemos algumas propriedades do relógio circadiano de L. longipalpis. Comparado a Drosophila melanogaster, os genes period (per) e timeless (tim), dois elementos negativos da retroalimentacao negativa, apresentam padrão similar de expressão de RNAm. Por outro lado, a expressão de Clock (Clk) e cycle (cyc), dois elementos positivos, diferem entre as duas espécies, sugerindo que as diferenças de fase de suas expressões possam estar associadas às diferenças observadas no ritmo de atividade circadiana. Além disso, nós observamos uma redução da atividade locomotora após o repasto sanguíneo, que é correlacionada com uma diminuição dos níveis de period and timeless. Apesar de muitos aspectos do marcapasso molecular serem conservados em animais, algumas diferenças entre L. longipalpis e D. melanogaster sugeriram que o relógio circadiano de moscas de fruta divergiu bastante durante a evolução...