Luz e temperatura são fatores abióticos com importante influência sobre o comportamento de teleósteos, além de processos metabólicos e fisiológicos como a síntese e liberação de hormônios, a expressão de diversidade de genes, a homeostase em nível celular, entre outros. Em Danio rerio, o crescimento somático está diretamente relacionado com a temperatura, pois tem se demonstrado que níveis altos de hormônio de crescimento (GH) são induzidos por altas temperaturas, predominantes nos meses mais quentes do ano. As mudanças térmicas participam também do rol de indutores de estresse, levando assim ao aumento nos níveis metabólicos de hormônios como o cortisol, o qual tem um papel no organismo como um dos partícipes do ritmo circadiano. O controle desses ritmos biológicos inicia-se pela ativação de células fotossensíveis e termossensíveis localizadas em diversos órgãos do peixe como cérebro, olho e pele. Um relógio central ainda está por ser identificado nos teleósteos, mas relógios periféricos, eles próprios foto- e termossensíveis já foram estabelecidos. Na base molecular destes relógios está um grupo de genes de relógio que se entrelaçam por alças de retroalimentação positiva e negativa, que podem ser afetadas por luz e temperatura, ajustando assim o ritmo dos osciladores. Além disso, a temperatura afeta significativamente o ritmo de outros hormônios como a melatonina, tanto em organismos endo- como ectotérmicos. Nosso objetivo principal foi investigar como baixas temperaturas (23°C durante 6 dias) modulam a expressão de melanopsinas (opn4), e genes da via do hormônio do crescimento (GH), cortisol e melatonina, assim como sua relação com genes de relógio em Danio rerio. De forma geral, os genes da melanopsina opn4m foram mais expressos no olho e cérebro de D. rerio, com marcada redução em baixas temperaturas. Encontramos também uma diminuição da expressão dos genes do relógio per1, per2, cry1a e cry1b em animais mantidos a 23°C em comparação aos animais mantidos a 28°C. Hipotetizamos que o anterior seja possivelmente um efeito da temperatura percebida pela melanopsina para modulação da resposta gênica, ou indiretamente pela modulação de genes hormonais que participam como fatores de transcrição regulando o relógio molecular. Interessantemente quando avaliamos as enzimas para a biossíntese de melatonina, encontramos altos niveis de transcritos de aanat no cérebro e olho a 23°C. A expressão de mtnr1aa/bb no olho demonstrou uma redução a 23°C, eventualmente como uma compensação para o marcado incremente na producao da melatonina. O eixo do crescimento foi um dos mais afetados pela baixa temperatura. Em distintos níveis desde a produção do hormônio do crescimento, expressão dos receptores e sua posterior transformação e ligação como IGF-1, a quantidade de transcritos de RNAm foi notavelmente reduzida em animais submetidos a 23°C. Finalmente, os dados do eixo do cortisol confirmaram o estresse térmico (estresse crônico). Nesses indivíduos, o cortisol atingiu níveis superiores (de até 1.4 μg/g de peso) em relação aos indivíduos do grupo controle, com uma diminuição nos níveis de transcritos de seu receptor (gr) no fígado, explicando um possível ajuste compensatório, garantindo assim a homeostase do animal. O mecanismo molecular do relógio apresentou uma direta correlação com os sistemas endócrinos analisados, em especial o eixo de crescimento (gh1, ghra, ghrb and igfra), a expressão de receptor mtnr1aa de melatonina e de melanopsina em vários tecidos de D. rerio, estabelecendo assim uma conexão direta entre os sistemas circadiano e endócrino nesta espécie. Com os resultados obtidos concluímos que mudanças na temperatura de até ~5°C abaixo da temperatura ideal para D. rerio, afetam significativamente os sistemas endócrino e circadiano do indivíduo adulto.

Light and temperature are abiotic factors with an important influence on the behavior of teleosts, besides metabolic and physiological processes such as the synthesis and release of hormones, the expression of gene diversity, and homeostasis at the cellular level, among others. In Danio rerio somatic growth is directly related to temperature; it has been demonstrated that high levels of growth hormone (GH) are induced by high temperatures, predominant in the hottest months of the year. Thermal changes also participate as stress inducers, consequently leading to an increase in metabolic levels of hormones such as cortisol, which plays a role in the organism as one of the participants in the circadian rhythm. The control of the biological rhythms begins with the activation of photosensitive and thermosensitive cells located in various organs of the fish such as brain, eye and skin. A central clock is still to be identified in teleosts, but peripheral clocks, themselves photo- and thermosensitive, have already been established. At the molecular base of these clocks lies a group of clock genes that intertwine by positive and negative feedback loops, which can be affected by light and temperature, thus adjusting the rhythm of the oscillators. In addition, temperature significantly affects the rhythm of other hormones such as melatonin, both in endo- and ectothermic organisms. Our aim was to investigate how low temperatures (23°C for 6 days) modulate the expression of melanopsins (opn4), growth hormone, cortisol and melatonin pathway genes, as well as their relationship with clock genes in D. rerio. The opn4m1 and opn4m2 genes were more expressed in D. rerio eye and brain, while in peripheral tissues their expression was not homogeneous. In general, the opn4m genes were more expressed in D. rerio eye and brain, with a remarkable decrease in animals submitted to low temperature. We also observed a decrease in the expression of the clock genes per1, per2, cry1a and cry1b in animals kept at 23°C compared to animals kept at 28°C. We hypothesized that the temperature was probably perceived by melanopsin for modulation of the gene response, or indirectly by modulation of hormonal genes that participate as transcription factors regulating the molecular clock. Interestingly when we evaluated the enzymes for melatonin biosynthesis, we found higher levels of aanat transcripts in the brain and the eye at 23°C. The expression of mtnr1aa/bb in the eye showed a reduction at 23°C, eventually as a compensation for the markedly increased production of melatonin. The growth hormonal axis was one of the most affected by the low temperature. At different levels since the production of the growth hormone, expression of the receptors and their subsequent transformation and binding as IGF-1, the amount of mRNA transcripts was considerably reduced in animals submitted to 23°C. Finally, data from the cortisol axis confirmed the thermal stress (chronic stress). In these individuals, cortisol achieved higher levels (up to 1.4 μg/g weight) in relation to the control group, with a decrease in the levels of transcripts of its receptor (gr) in the liver, explaining a possible compensatory adjustment, thus ensuring the homeostasis of the animal. The molecular mechanism of the clock indicated a direct correlation with the endocrine systems analyzed, especially in the growth axis (gh1, ghra, ghrb and igfra), the expression of mtnr1aa receptor of melatonin and melanopsin in various tissues of D. rerio, thus establishing a direct connection between the circadian and endocrine systems in this species. With the results obtained, we conclude that changes in temperature up to ~5°C below the ideal temperature for D. rerio significantly affect the endocrine and circadian systems of the adults.