Tese de Doutoramento em MedicinaO sono é essencial à vida, e quando perturbado tem um efeito
extremamente prejudicial na saúde humana. Apesar do crescente
reconhecimento da importância do sono, não há muito para oferecer aos
pacientes que sofrem de distúrbios do sono. Os tratamentos atuais não
produzem os mesmos resultados que o sono normal satisfaz, são altamente
inespecíficos e rapidamente tolerados pelos doentes. Encontrar mecanismos
reguladores do sono, certamente melhorará os padrões de qualidade de vida.
Neste trabalho em Drosophila, identificámos TARANIS (TARA), um gene
em homólogo da família de coreguladores de transcrição Trip-Br (SERTAD),
necessários para os padrões normais de sono. Através de um rastreio
genético, isolámos mutantes de tara com uma redução marcada na quantidade
de sono. tara codifica uma proteína do ciclo celular que contém um domínio
conservado de ligação à Ciclina-A (CycA). TARA regula os níveis da proteína
CycA e interage genetica e fisicamente com a CycA para promover o sono.
Além disso, a diminuição dos níveis da proteína Cinase dependente da Ciclina
1 (Cdk1), um parceiro da CycA, resgata o fenótipo de sono nos mutantes de
tara e CycA, enquanto o aumento da actividade de Cdk1 reproduziu os
fenótipos de tara e CycA, o que sugere que a proteína Cdk1 medeia o papel de
TARA e CycA na regulação do sono.
Além do papel na regulação do sono, os mutantes tara apresentam um
comportamento locomotor arrítmico em condições de escuridão constante
(DD). Apesar dos mecanismos pelos quais a TARA regula o comportamento
circadiano serem desconhecidos, mostrámos que TARA regula a velocidade do oscilador molecular circadiano e o débito neuropeptidico dos neurónios
pacemaker. À semelhança dos mutantes Clock (Clk), os mutantes tara exibem
um padrão de atividade noturna em condições dia/noite (LD). Além disso, a
abolição da expressão de tara ou a sua sobreexpressão nos neurónios sLNvs
alteram a morfologia da sua projeção dorsal. Em conjunto, estes resultados
sugerem que a TARA é importante em vários passos que comunicam as
oscilações moleculares para o comportamento locomotor circadiano.
No presente trabalho, descrevemos uma nova via genética que controla
o sono em Drosophila. Esta via genética é conservada em mamíferos e tem o
potencial de regular o sono em seres humanos, por um mecanismo
semelhante. Além disso, neste trabalho desvendámos outros fenótipos sob o
controlo da TARA, que podem ser usados para projectar experiências futuras
direccionadas à compreensão da morfologia neuronal e dos padrões diários de
vigília/sono.Sleep is essential for life, and when disturbed has a deleterious effect in
human health. Despite the increased awareness of the importance of sleep, not
much can be offered to patients suffering from sleep disorders. The current
treatments do not produce the same results as real sleep does, are highly
unspecific, and quickly tolerated by patients. Finding novel sleep regulatory
mechanisms will certainly improve the quality of life.
In this work, we identify TARANIS (TARA), a Drosophila homolog of the
Trip-Br (SERTAD) family of transcriptional coregulators, as a molecule that is
required for normal sleep patterns. Through a forward-genetic screen, we
isolated tara as a novel sleep gene associated with a marked reduction in sleep
amount. tara encodes a conserved cell-cycle protein that contains a Cyclin A
(CycA)-binding homology domain. TARA regulates CycA protein levels and
genetically and physically interacts with CycA to promote sleep. Furthermore,
decreased levels of Cyclin dependent kinase 1 (Cdk1), a kinase partner of
CycA, rescue the short-sleeping phenotype of tara and CycA mutants, while
increased Cdk1 activity mimics the tara and CycA phenotypes, suggesting that
Cdk1 mediates the role of TARA and CycA in sleep regulation.
In addition to the role in the regulation of sleep, tara mutants exhibit
arrhythmic locomotor behavior in constant darkness (DD). However, the
mechanisms through which TARA regulates circadian behavior are unknown.
Here, we show that TARA regulates the speed of the molecular oscillator and
the neuropeptide output of the pacemaker neurons. Similarly to Clock (Clk)
mutants, tara mutants display a nocturnal pattern of activity in light:dark conditions (LD). Furthermore, tara knockdown or overexpression in sLNvs alters
the morphology of their dorsal projection. Taken together, our data suggest that
tara functions in multiple steps that link molecular cycling to overt circadian
locomotor behavior.
In these work, we describe a novel genetic pathway that controls sleep in
Drosophila. This genetic pathway may be conserved in mammals and holds the
potential to regulate sleep in humans as well. Furthermore, in this work we
unravel other phenotypes under the control of tara, which can be used to design
future experiments aimed at understanding neuronal morphology and the daily
patterns of wakefulness/sleep.Fundação para a Ciência e a Tecnologia - SFRH/BD/51726/2011
