Genética molecular dos ritmos circadianos em mosquitos vetores (Diptera: Culicidae) / Molecular genetics of circadian rhythms in vectors mosquitoes (Diptera: Culicidae)

RESUMO

Relógios biológicos são mecanismos endógenos de marcar a passagem do tempo e podem ser encontrados em animais, plantas, fungos e até organismos unicelulares. No modelo Drosophila, o mecanismo molecular que controla os ritmos circadianos (~24 horas) funciona através de alças de retroalimentação negativa envolvendo alguns genes, sendo os principais period, timeless, cycle e Clock. Os homólogos destes genes já foram encontrados em várias espécies de animais, apontando para uma origem ancestral comum. Mosquitos são vetores de diversos agentes causadores de doenças a humanos e animais, mas apesar da sua importância epidemiológica pouco se conhece sobre os mecanismos moleculares que controlam os ritmos de atividade e hematofagia neste grupo de insetos. O presente trabalho objetivou o estudo do relógio biológico circadiano em mosquitos, usando como modelos a espécie diurna Aedes aegypti e a noturna Culex quinquefasciatusOs estudos moleculares foram sempre acompanhados de experimentos de monitoramento da atividade/repouso dos insetos. A primeira etapa da pesquisa compreendeu a obtenção em Ae. aegypti da seqüência codificante integral do gene homologo a timeless de Drosophila melanogaster e o estudo comparativo da seqüência do mesmo entre as duas espécies. Os resultados apontaram para uma alta similaridade em regiões de timeless conhecidas como importantes em Drosophila para manutenção do relógio biológico, sugerindo conservação de sua função nos mosquitos. A segunda etapa da pesquisa envolveu a determinação do padrão de expressão circadiana de period, timeless, cycle e Clock em mosquitos. Após estudos preliminares sobre a expressão de timeless e cycle em machos de Aedes aegypti, foram obtidas as curvas de expressão circadiana de period, timeless, cycle e Clock na cabeça de fêmeas de Ae. aegypti e Cx. quinquefasciatus. Os resultados sugerem que o relógio central funcione de forma muito semelhante nas duas espécies...

ABSTRACT

Biological clocks are endogenous time keeping systems that can be found in animals,plants, fungi and even unicellular organisms. In the Drosophila model, the molecularmechanism that controls the circadian rhythm (~24 hours) works through negative feedbackloops composed of a number of genes, among which the principal genes are period, timeless,cycle and Clock. The homologues of these genes have been found in many animal species andtheir comparison points to a common ancestral origin. Mosquitoes are vectors of severalorganisms and viruses that cause diseases in humans and other animals, however despite theirepidemiological relevance not much is known about the molecular mechanisms controlling theiractivity rhythms and bloodfeeding behaviour. The purpose of the present work was toinvestigate the molecular regulation of the biological clock in mosquitoes, using as models thediurnal species Aedes aegypti and the nocturnal species Culex quinquefasciatus. Analysis of themosquitoes’ activity/rest behaviour was performed in parallel to the molecular studies. The firststage of this research was to obtain, in Aedes aegypti, the full coding sequence of the genehomologue to the timeless gene of Drosophila melanogaster and to perform comparativeanalysis between them. The results showed high similarities between the timeless gene of thetwo species, mainly in regions known, in Drosophila, to have a crucial involvement in theoperation of the biological clock, thus suggesting function conservation of the gene inmosquitoes. The second stage of the research involved the determination of the patterns ofexpression of the clock genes period, timeless, cycle and Clock in mosquitoes. After preliminarystudies of male Ae. aegypti, in which the temporal pattern of the expression of timeless and cyclewas determined, the circadian expression of period, timeless, cycle and Clock was characterisedin the heads of females of the species Ae. aegypti and Cx. quinquefasciatus...