Title Ispitivanje uloge L-tipa Kriptokoroma na cirkalunarno i svjetlom uvjetovano ponašanje u morskom kolutićavom crvu Platynereis dumerilii Title (english) Testing the role of L-type Cryptochrome in circadian and circalunar light dependent behavior, in the marine bristle worm Platynereis dumerilii Author Barbara Rodin Mentor Kristin Tessmar-Raible (mentor) Mentor Rozi Andretić Waldowski (mentor)Committee member Nicholas Bradshaw (predsjednik povjerenstva)Committee member Elitza Petkova Markova - Car (član povjerenstva)Committee member Rozi Andretić Waldowski (član povjerenstva)Granter University of Rijeka Defense date and country 2018-09-28, Croatia Scientific / art field, BIOTECHNICAL SCIENCES Abstract In order to maximize their chances of survival and procreation animals have to be able to predict and adapt to a range of periodic changes in their environment. To be able to anticipate environmental rhythms, like day-night illumination, they developed an endogenous timekeeping oscillators (circadian clocks), with approximately the same period length and phase as the external cycle they are subjected to. Endogenous clocks use external cues to entrain to the environment and produce behavioral and physiological outputs to help animals adjust accordingly. Light is the most prominent entrainment cue (zeitgeber) and light-responsive cryptochromes have been proven to facilitate entrainment in species like Arabidopsis thaliana, Soganus luridus and Drosophila melanogaster.
Since marine habitats harbor a multitude of natural rhythms, marine organisms often have more than one type of clock. Marine annelid Platynereis dumerilii possess two clocks entrained by light: circadian clock, controlling their daily locomotor activity, and circalunar clock, controlling the timing of their sexual maturation. Considering P. dumerilii possess a light responsive Drosophila-type cryptochrome (L-cry), I hypothesized L-cry acts as a putative blue-light receptor facilitating clock function, so loss-of-function animals (L-cry-/-) should display disruptions in circalunar and circadian behavioral and physiological outputs.
I tested the hypothesis by performing a maturation pattern analysis to see how L-cry influences the circalunar rhythm, and multiple circadian experiments to test its circadian role. To confirm unpublished laboratory observations of L-cry-/- animals developing slower than their L-cry+/+ and L-cry+/- siblings I also performed a regeneration experiment. The experiments showed L-cry-/- exhibit a major maturation delay likely due to overall developmental delay especially in segment addition, regeneration and gametogenesis. L-cry likely does not play a dominant role in maturation
itself, but mechanisms involved could be under circalunar or circadian influence. L-cry-/- also exhibited changes in timing of circalunar maturation as well as increase in arrhythmic circadian behavior and susceptibility to masking effects of light, which confirms my hypothesis that L-cry has a crucial role in circadian and circalunar clocks of P. dumerilii.
Abstract (croatian) Kako bi si povećali izglede za preživljavanje i reprodukciju životinje trebaju predvidjeti i prilagoditi se nizu periodičkih promjena u svom okruženju. Da bi mogle predosjetiti prirodne ritmove, poput promjena intenziteta svjetlosti tijekom dana i noći, razvile su endogene oscilatore za mjerenje vremena (cirkadijalne satove), koji imaju približno jednaki period i fazu kao i vanjski ciklus pod čijim su utjecajem. Biološki sat koristi signale iz okoline kako bi se sinkronizirao s uvjetima okoliša te uzrokuje fiziološke i bihevioralne promjene u životinja kao odgovor. Svjetlost je najjači okolišni signal koji može sinkronizirati endogene satove (zeitgeber signal), a kriptokromi osjetljivi na svjetlost dokazano omogućuju sinkronizaciju bioloških satova putem svjetla u vrsta poput Arabidopsis thaliana, Soganus luridus i Drosophila melanogaster.
S obzirom da su morska staništa pod utjecajem niza prirodnih ciklusa, morski organizmi često imaju više vrsta bioloških satova. Morski kolutićavac Platynereis dumerilii ima dva biološka sata pod utjecajem svjetla: cirkadijalni sat, koji kontrolira lokomociju tokom dana i noći, te circalunarni sat, koji kontrolira temporalni aspekt spolnog sazrijevanja. S obzirom da P. dumerilii posjeduje tip kriptokroma srodan onom kod Drosophilae (L-cry) postavila sam hipotezu prema kojoj je L-cry potencijalni receptor plavog svjetla koji sudjeluje u radu bioloških satova. Prema hipotezi L-cry-/- mutanti, bez funkcionalnog L-Cry proteina, trebali bi pokazati poremećaje u cirkadijalnom i cirkadijalnom ponašanju te povezanoj fiziologiji.
U svrhu testiranja hipoteze provela sam analizu obrasca spolnog sazrijevanja kako bi istražila utjecaj L-cry gena na cirkalunarni sat te niz cirkadijalnih eksperimenata, kako bi istražila njegovu ulogu u cirkadijalnom ponašanju. Kako bi potvrdila neobjavljena zapažanja unutar laboratorija prema kojima se L-cry-/- životinje razvijaju sporije od L-cry+/+ i L-cry+/- potomaka provela sam analizu sposobnosti regeneracije. Eksperimenti su
pokazali da L-cry-/- jedinke sazrijevaju znatno kasnije, vjerojatno zbog generalnog zastoja u razvoju, u fazi dodavanja segmenata, regenereacije i gametogeneze. L-cry vjerojatno nema dominantnu ulogu u samom procesu spolnog sazrijevanja, ali uključeni mehanizmi mogu biti pod utjecajem cirkalunarnog ili cirkadijalnog sata. L-cry-/- jedinke su također pokazale promjene u tempiranju cirkalunarnog sazrijevanja, kao i povećanje u aritmičnom cirkadijalnom ponašanju i podložnosti „masking“ efektu svjetlosti, što potvrđuje moju hipotezu da L-cry ima ključnu ulogu u cikalunarnim i cirkadijalnim satovima P. dumerilii.
Keywords
circadian clock
circalunar clock
L-cryptochrome
Platynereis dumerili
light entrainment
Keywords (croatian)
circadijalni sat
cirkalunarni sat
L-kriptokrom
Platynereis dumerilii
sinkronizacija putem svjetla
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:193:700539 Study programme Title: Biotechnology in medicine Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2018-10-26 07:54:12
