Role of glutamine receptors in glial cells in the regulation of circadian rhythms in Drosophila melanogaster

Rytmy okołodobowe generowane przez centralne i peryferyczne oscylatory, regulują fizjologię organizmu. Zakłócenia w funkcjonowaniu zegara biologicznego, zostały wykazane w chorobach neurodegeneracyjnych oraz podczas procesów związanych z powstawaniem nowotworów. Potwierdzone zostało, iż komórki glejowe wykazują ekspresję genów zegara biologicznego. Ponadto, komórki glejowe charakteryzują się dobowymi oscylacjami wychwytu glutaminianu. Glutamatergiczna glejotransmisja wpływa na okołodobową aktywność neuronów, regulując tym samym prawidłowe funkcjonowanie centralnych oscylatorów układu nerwowego. Komórki glejowe Drosophila melanogaster zostały szeroko opisane w pracach naukowych, brak jednak wystarczających danych na temat pełnej funkcji receptorów glutaminowych komórek glejowych w aspekcie regulacji rytmów okołodobowych.Celem pracy było określenie lokalizacji receptorów GluRIIA w mózgu Drosophila melanogaster oraz wykazanie jak wyciszenie ekspresji tego receptora wpłynie na zachowanie rytmów dobowych owadów. Przeprowadzone badania wykazały, iż wyciszenie receptora GluRIIA we wszystkich komórkach glejowych powodowało obniżenie aktywności lokomotorycznej oraz zmiany w poziomie snu. Selektywne wyciszenie receptora GluRIIA w jednym z rodzajów komórek glejowych, gleju okrywającego (z ang. ensheating glia) spowodowało podwyższenie poziomu aktyności, a skrócenie snu owadów. Wykazano również lokalizacje receptorów GluRIIA głównie w pierwszym neuropilu wzrokowym - lamina, a także w drugim neuropilu wzrokowym - w medulla. Opisanie bardziej dokładnej lokalizacji receptora GluRIIA w obrębię gleju D. melanogaster oraz wpływu wyciszenia receptorów glutaminowych w pozostałych rodzajach komórek glejowych, wymaga przeprowadzenia dalszych badań.

The circadian rhythms generated by central and peripheral oscillators regulate the body's physiology. Research has demonstrated that the biological rhythms in the neurodegenerative diseases and tumor formation are disrupted. It has been confirmed that the glial cells undergo circadian gene expression. They also undergo circadian oscillations of glutamate uptake. Glutamatergic gliotransmission influences the circadian activity of neurons, thus regulating the proper functioning of the central oscillators of the nervous system. Drosophila melanogaster glial cells have been excessively described but, there is insufficient data on the function of glutamine receptors of these cells. The aim of this study was to determine the localization of GluRIIA receptors in the brain of Drosophila melanogaster and to show how silencing the expression of this receptor will influence the behavior of the circadian rhythms in insects. The conducted research showed that silencing the GluRIIA receptor in all glial cells caused a decrease in locomotor activity and changes in the level of sleep. Selective silencing of the GluRIIA receptor in one of the types of glial cells, ensheating glia, increased the activity level and shortened insect sleep. Localizations of GluRIIA receptors have also been demonstrated mainly in the first optic neuropil - lamina, and in the second optic neuropil - medulla. To precisely describe the localization of GluRIIA receptors within D. melanogaster glia and the effect of silencing glutamine receptors in other types of glial cells requires further research.