Estudio del efecto de la interacción genético-nutricional prenatal sobre los patrones de sueño de Drosophila melanogaster

Abstract

El sueño es una característica presente en gran parte de los animales, necesario para la consolidación de la memoria y la regulación de los ciclos hormonales. En Drosophila melanogaster, el control del sueño ocurre de manera similar al humano, existiendo genes ortólogos que controlan este comportamiento entre ambas especies. Existe una variación fenotípica de los patrones de sueño dentro de la población que es principalmente explicada por el distinto fondo genético de los individuos, y que además se ven afectados por cambios en el ambiente, revelando una interacción entre el genotipo y la dieta. El desarrollo del SNC de Drosophila melanogaster durante el período larvario se puede dividir en las etapas proliferativa y neurogénica. La etapa proliferativa, es sensible a los cambios nutricionales, por lo que una restricción nutricional prenatal, afecta el número de células madres neurales disponibles, pudiendo afectar la morfología de las estructuras y por lo tanto los comportamientos controlados por ellas en el individuo adulto. Nuestros resultados muestran que existe una variación fenotípica en los patrones de sueño tanto en los individuos que se desarrollan en dieta normal como en restricción nutricional prenatal. Además, existen diferencias significativas entre los individuos por efecto de la dieta en sueño total, sueño nocturno, actividad, duración promedio de episodios de sueño nocturno y latencia. Además, existe dimorfismo sexual en todos los fenotipos analizados, excepto duración promedio de episodios de sueño nocturno. En esta tesis se demostró que existen diferencias en un panel de líneas isogénicas en respuesta a la restricción alimentaria, evidenciando un efecto de interacción entre el genotipo y la dieta que explica hasta un 15% de la varianza fenotípica.

Sleep is a behavior broadly distributed in animals and is necessary for memory consolidation and hormonal cycle regulation. In Drosophila melanogaster and humans, sleeping is controlled by orthologue genes. The phenotypic variation of sleep patterns is affected by the different genetic backgrounds of each individual and by environmental changes, revealing the interaction between genotype and diet. Development of the SNC of Drosophila melanogaster during larval stage can be divided in a proliferative stage and a neurogenic stage. The proliferative stage is sensitive to nutritional changes; consequently, pre-natal undernourishment diminishes the pool of neural stem cells, affecting the morphology of brain structures and, concomitantly, the different behaviors controlled by these structures. Our results show that there is a phenotypic variation in the sleeping patterns in both, individuals that developed in a control diet and the ones subjected to pre-natal undernourishment. Additionally, there are significant differences between everyone, due to the effect of the diet, in total sleep, nocturnal sleep, activity, night average bout length and latency. Furthermore, each analyzed phenotype shows sexual dimorphism, except night average bout length. This thesis shows that there are significant differences in sleeping parameters in an isogenic Drosophila reference panel in response to dietary restriction, revealing the interaction between genotype and diet, showing that for nocturnal sleep, up to a 15% of the phenotypic variance can be explained by the genotype-diet interaction.