In-vivo-Imaging von Dauer-spezifische neuronale Remodeling in C. elegans

Phänotypische Plastizität, einschließlich Entwicklungs-und Verhaltensplastizität, ist wichtig für die Anpassung an widrige Umweltbedingungen und wird in der Evolution ¹ als treibende Kraft. C elegans ist ein Modellorganismus für Studien häufig in der Entwicklung und Neurobiologie eingesetzt. Unter idealen Bedingungen, C. elegans entwickelt sich durch vier Larvenstadien vor Eintritt in die Erwachsenenfortpflanzungsstadium. Doch unter den Bedingungen der niedrigen Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und eine hohe Bevölkerungsdichte, C. elegans kann eine Entwicklungs Schalter zu unterziehen und in einen langlebigen und strapazierfähigen dauer Stufe ^2. Dauers Anzeige mehrere morphologische und Verhaltensunterschiede von nicht-dauers die wahrscheinlich vermitteln diese Stressresistenz. Die Umweltreize und genetischen Signalwege regulieren dauer Eintrag haben ausführlich beschrieben ^{3, 4, 5, 6, 7} gewesen. Allerdings sind die molekularen Mechanismen, die die einzelnen phänotypischen Veränderungen, die auftreten, dährend dauer Bildung sind weniger gut verstanden.

Die Untersuchung der Dauer-spezifischen Phänotypen erfordert die Herstellung von Dauer-Tiere. Dies kann auf drei Arten durchgeführt werden: 1) Sammeln von einem ausgehungerten Kultur von C. elegans, 2) Verwendung von Dauer Bildung konstitutive (DAF-c) Mutanten, 3) Induktion der Dauer Bildung durch gereinigte Pheromon. Es ist relativ einfach, aus einem Standard-dauers NGM Platte mit einem C holen elegans Bevölkerung, die ihre bakterielle Lebensmittelversorgung erschöpft hat. In unseren Händen, ein Standard NGM Platte ursprünglich mit 50 ul OP50 Escherichia coli, darf für 3 Tage wachsen und anschließend mit 3 geimpft ausgesät – 4 Erwachsene Hermaphroditen bei 25 ° C gehalten wird die Nahrungsmittelversorgung innerhalb einer Woche verbrauchen und produzieren mehrere tausend dauers innerhalb von weiteren 3 Tagen (neben zahlreichen verhungert nicht dauers). Jedoch ist dieses Verfahren nicht zufriedenstellend für die Prüfung Vorgänge während der Häutung in d auftretendenAuer. Es ist schwierig zu bestimmen, welche der mehreren tausend Tieren auf einer typischen Platte in ausgehungert Dauer der Eingabe sind. Darüber hinaus wird die Verwendung eines verhungerten Platte bietet keine Möglichkeit für die Synchronisation. Die Verwendung von daf-c-Mutanten ermöglicht die Synchronisation und die zuverlässige Erzeugung von dauers. Es gibt jedoch keine Garantie, dass eine bestimmte daf-C-Mutation nicht alleine oder in Kombination mit weiteren Mutationen betreffen andere Dauer-spezifischen Phänotypen.

Das Vorhandensein einer Dauer Pheromon wurde zuerst von Cassada und Russell impliziert und später von Golden und Riddle gezeigt. Die Dauer Pheromon seitdem chemisch charakterisiert ^{2, 8, 9, 10.} Das gereinigte Pheromon besteht aus einer komplexen Mischung von ascarosides, die in verschiedenen Formen regulieren sowohl Verhaltens-und Entwicklungsprozesse ^{9, 11.} Verwendung einer rohen Dauer Pheromonextrakt ermöglicht zuverlässig gesteuert Induktion synchronisiert dauers in einem Wildtyp-Hintergrund. </p>

Das Nervensystem und die damit verbundenen Gliazellen Umbau unterzogen während dauer Larve Formation ^{12, 13, 14.} Einige dieser Änderungen sind irreversibel, wie der Umbau der Gliazellen während dauer ^{13, 14.} Jedoch andere Umbau Ereignisse sind reversibel bei einer Rückkehr zu günstigen Umgebungsbedingungen. Zum Beispiel ein Satz von vier IL2Q Neuronen unterziehen schnelle und reversible neuronale Umbau während dauer Bildung, einschließlich: Dendriten Verzweigung, einem Wechsel von Einzel dendritischen zu multidendritic Neuronen und Axonen Umbau ^12. Die Verfahren, die hier ermöglichen die In-vivo-Bildgebung von Stress-induzierten Neuroplastizität in einem Modellorganismus. Die für die Herstellung und Prüfung von Roh-dauer Pheromon stellten Verfahren sind zuvor beschrieben, und aus verschiedenen Quellen ^{4, 8, 15, 16, 17, 18} aufgelistet.