Qui, abbiamo dettagliato come sincronizzare Drosophila ad un giorno circadiano. Questo è il primo e più importante passo necessario per studiare i ritmi biologici e la cronobiologia.
Quasi universali tra gli organismi, i ritmi circadiani coordinano l’attività biologica all’orbita terrestre intorno al sole. Per identificare i fattori che creano questo ritmo e per comprendere le uscite risultanti, è necessario l’intrappolamento degli organismi modello ai punti di tempo circadiani definiti. Qui dettagliamo una procedura per intrappolare molti Drosophila ad un ritmo circadiano definito. Inoltre, dettagliamo le fasi post-ingresso per preparare i campioni per l’immunofluorescenza, l’acido nucleico o l’analisi basata sull’estrazione delle proteine.
Quasi tutti gli organismi sulla Terra, dal più grande fino a un singolo cellulare, hanno un orologio biologico interno con un ciclo di circa un giorno. Questo è conosciuto come il ritmo circadiano (coniato nel 1953 da Franz Halberg dai termini latini circa / circa / circa e “dies” – giorno)1. Anche se i componenti dell’orologio di base sono noti e i loro meccanismi rudimentali di funzione concettualizzati, c’è ancora molto da capire su come i ritmi biologici sono mantenuti in tutto il corpo. È importante sottolineare che la errata regolamentazione dei ritmi biologici è associata a scarsi esiti disalute,tra cui scarsaformazione dellamemoria, disturbi del sonno, disturbo affettivo stagionale, depressione, disturbo bipolare, diabete, obesità, neurodegenerazione e cancro2,3,4,5.
La Drosophila è un modello consolidato per lo sviluppo della biologia circadiana. Geneticamente e biochimicamente trattabile, un gran numero di persone è facilmente intrappolato (come verrà mostrato). Infatti, tutte e sette le pubblicazioni citate come pubblicazioni chiave di sostegno nell’assegnazione del Premio Nobel per la scoperta dei ritmi circadiani hanno sfruttato questi punti di forza del modello Drosophila6,7,8,9,10,11,12.
Inoltre, mostriamo strategie efficaci per raccogliere mosche intrappolate ai fini dell’immunofluorescenza, dell’acido nucleico o dell’analisi basata sull’estrazione delle proteine. Utilizzando queste strategie, si possono elaborare e memorizzare grandi quantità di campioni per l’analisi in futuro. Questi metodi sono molto vantaggiosi in quanto sono riproducibili e possono produrre centinaia di mosche entrate che possono far parte di un pool di dati di grandi dimensioni.
I ricercatori utilizzano questo protocollo di ingresso con successo e coerenza. Questa procedura consente la fissazione di un pool di campionamento di grandi dimensioni che può essere archiviato per analisi future. Inoltre, questa strategia preserva i modelli neurologici indotti dall’intrappolamento per un esame futuro.
La fissazione per lo stoccaggio è una componente importante del processo di intrappolamento in quanto aiuta a stabilizzare il tessuto cerebrale e consente più tempo per analizzare ogni cervello dal pool di dati riducendo così al minimo i rifiuti dal cervello che perdono vitalità a causadell’età 21. L’obiettivo principale è quello di circadiano entrain il maggior numero possibile di mosche in modo che ci sia inventario continuo disponibile per dissezioni della testa e, in ultima analisi, immunofluorescenza o estrazione di proteine per osservare i risultati e determinare se i risultati sono di alta fiducia. Per garantire che l’intrappolamento circadiano sia preservato attraverso la fissazione, è parte integrante dell’eliminazione di qualsiasi fonte di inquinamento luminoso. Il processo di fissazione consente di immagazzinare la Drosophila mantenendo il suo “timestamp” neurologico in modo che possano essere sezionati in seguito e analizzati senza differenze evidenti per le mosche che vengono sezionate e hanno subito l’immunofluorescenza immediatamente dopo l’ingresso. Ai fini della fissazione prima dell’immunofluorescenza, il laboratorio ha determinato con coerenza che le mosche sono vitali almeno fino a 1 mese. Le fissazioni per l’estrazione di proteine delle macchie occidentali rendono i cervelli vitali a tempo indeterminato se conservati a -80 gradi centigradi.
Un altro passo critico del protocollo è il sexing delle mosche. È importante che questo passaggio sia fatto con precisione poiché avere entrambi i sessi nella stessa fiala prima della fissazione può portare all’accoppiamento, che produrrà nuove mosche che sono di età più giovane e analisi delle proteine corrotte se i maschi vengono esaminati accidentalmente al posto delle femmine o viceversa. Inoltre, quando si fa sesso è importante rimuovere campioni di larve che sono a volte attaccati alle femmine. Questo impedisce lo sviluppo di nuova progenie all’interno della fiala femminile che potrebbe potenzialmente corrompere i risultati.
Il passaggio successivo per il protocollo di ingresso potrebbe essere con gli elementi correlati all’analisi dei dati. L’obiettivo del protocollo è la localizzazione delle proteine, ma se ci sono altre variabili che sono influenzate dall’intrappolamento circadiano, devono essere esplorate attraverso nuove vie, spesso che richiedono l’estrazione di proteine o acidi nucleici. Inoltre, ci sono altre proteine del cervello che possono ancora essere analizzate tramite questo protocollo. Gli esperimenti associati al protocollo hanno analizzato alcune proteine, ma l’elenco dei geni e delle proteine che svolgono un ruolo nella biologia circadiana non è stato esaurito. Il protocollo è efficace nel raggiungere l’obiettivo di stabilire un ritmo circadiano, tuttavia, le applicazioni sono ad ampio raggio.
The authors have nothing to disclose.
Un ringraziamento speciale all’Università del Missouri-Kansas City e al laboratorio Jeffrey L. Price.
100-1000uL pipette | Eppendorf | ES-1000 | |
10-100uL pipette | Eppendorf | ES-100 | |
16% Paraformaldehyde Solution | 15710 | ||
1X PBS | Caisson Labs | PBL01-6X100ML | |
Agar | Fisher Scientific | BP1423500 | |
Anesthesia Filter Connection Kit | World Precision Instruments | EZ-251A | |
Corn meal | Genesee Scientific | 62-100 | |
Dried Molasses | Food Service Direct | OT280504 | |
Droso-filler Food Pump | geneseesci.com | 59-169 | |
Drosophila Stock bottles, 6 oz square bottom w/ Flugs | geneseesci.com | 32-130BF | |
Drosophila vials, Narrow K-Resin super bulk | geneseesci.com | 32-118SB | |
Dry active yeast | Genesee Scientific | 62-103 | |
Ethanol | IBI Scientific | IB15720 | |
EZ Basic Anesthesia System | World Precision Instruments | EZ-175 | |
Falcon Centrifuge tubes | Corning | 352097 | |
Falcon round bottom tubes | Corning | 352057 | |
Fine point Sharpie marker | Sharpie | 30001 | |
Fisherbrand Nutating Mixer | Fisher Scientific | 88-861-043 | |
Flugs-Narrow Plastic Vials | Genesee Scientific | 49-102 | |
Glass Thermometer | Cole-Palmer | EW-08008-12 | |
Liquid nitrogen hose | Thermo Scientific | 398202 | |
Liquid nitrogen tank-Dewar | Cooper Surgical Inc | 900109-1 | |
Liquid nitrogen transfer vessel | Electron Mircoscopy Sciences | 61891-02 | |
Paintbrushes(Red Sable) Size #0 | Electro Microscopy Sciences | 66100-00 | This is used to separate the flies via sex without causing injury. |
Plastic funnel | Plews and Edelmann | 570-75-062 | |
Polarizing light microscope | Microscope Central | 1100100402241 | Used to more clearly view Drosophila during sexing |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-100U | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-1M | |
ProPette Pipette Tips | MTC Bio Incorporated | P5200-5M | |
Propionic Acid | Sigma Aldrich | P1386-1L | |
Rayon Balls | Genesee Scientific | 51-100 | |
Reynolds wrap standard aluminum foil | Staples | 1381273 | |
Roaster Oven (Crockpot) | Hamilton Beach | 32950 | |
Scotch 810 Magic Tape | Electron Microscopy Sciences | 77300 | |
Spray bottle with trigger | US Plastic | 66446 | Used to spray ethanol to clean work bend areas |
Tegosept | Genesee Scientific | 20-258 | |
Thermo Scientific Drosophila Incubator | Thermo Scientific | 3990FL | |
Thermo Scientific Revco 4 degree Lab fridge | ThermoFisher Scientific | REL7504D | |
Thermo Scientific Revco Lab Freezer | ThermoFisher Scientific | REL7504A | |
Tween 20 | Anatrace | T1003-1-GA |