Análisis de la transmisión de la información circadiana en Drosophila

• Autores: Depetris Chauvin, Ana
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ceriani, María Fernanda
• Materia: DROSOPHILA; RITMOS CIRCADIANOS; ACTIVIDAD ELECTRICA; PLASTICIDAD ESTRUCTURAL; PDF; MMP; GRASP; DROSOPHILA; CIRCADIAN RHYTHMS; ELECTRICAL ACTIVITY; STRUCTURAL PLASTICITY; PDF; MMP; GRASP
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El control rítmico del comportamiento depende de la actividad de la red circadiana en el cerebro. En Drosophila existen dos modelos que dan cuenta del origen de las oscilaciones circadianas, unobasado en las oscilaciones moleculares de proteínas específicas y otro basado en la actividad demembrana. Por otra parte, desde el marcapasos central (las neuronas s-LNvs) la informacióncircadiana es transmitida hacia el organismo a través de vías de salida entre las que se destaca elneuropéptido PDF. A su vez, las terminales dorsales de las s-LNvs presentan remodelamientoestructural diario pudiendo esto implicar cambios circadianos en los contactos sinápticos. En esta tesis probamos la validez del modelo basado en las oscilaciones moleculares comogenerador de las oscilaciones circadianas, mientras que determinamos a la actividad eléctrica demembrana como una importante vía de salida desde el marcapasos central. Demostramos que laactividad eléctrica de las neuronas PDF es crucial para determinar los niveles del neuropéptido en lasterminales axonales, la plasticidad estructural y de las zonas sinápticas, con el consiguiente efectosobre el comportamiento locomotor rítmico. Por otra parte, la realización de un screen de circuitospostsinápticos a las neuronas PDF utilizando la técnica de GRASP arrojó resultados que apoyanfuertemente nuestra hipótesis de cambios circadianos en la conectividad. En paralelo, determinamosa las metaloproteasas de matriz (MMPs) como reguladores claves de la plasticidad estructural de lasneuronas PDF, así como a moléculas implicadas en fasciculación axonal y podado de neuritas. Comoresultado de este análisis identificamos a MMP1 como un modulador del neuropéptido PDF,demostrando la importancia de MMP1 en el control de los ritmos circadianos.
Circadian control of behavior depends on the activity of clock neurons in the brain. Two modelshave been proposed for the generation of circadian oscillations in Drosophila, one based on themolecular oscillation of clock genes and the other one on cyclic membrane activity. Although most ofthe evidence supports a transcriptional/translational negative feedback loop as the most importantone, its relevance has recently been questioned. From the master clock, localized in the s-LNv neuronsin the fly brain, circadian information is transmitted through output signals such as the neuropeptidepigment dispersing factor (PDF). In addition, axonal terminals of the s-LNvs display daily structuralplasticity and such remodeling could imply circadian changes on synaptic contacts of PDF neurons. In this thesis we demonstrated that molecular oscillations of clock genes are the basis of thecircadian oscillator, and that the electrical activity coordinates output signals from the master clock. We also showed that electrical activity of PDF neurons affects the levels of the neuropeptide,abrogates the remodeling of the terminals and even reduces the number of synaptic active zones,ultimately controlling circadian locomotor activity. On the other hand, through a screen ofpostsynaptic targets using the GRASP technique we obtained data that strongly supports ourhypothesis of circadian changes in connectivity. In parallel we investigated the relevance of matrixmetalloproteinases (MMPs) in the control of the structural plasticity of the PDF neurons, as well asthe importance of molecules involved in axonal fasciculation and pruning. As a result, we identified MMP1 as a new modulator of the neuropeptide PDF highlighting the relevance of MMP1 in thecontrol of circadian locomotor behavior.
Fil: Depetris Chauvin, Ana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.