Hier beschreiben wir, wie man Drosophila mit einem zirkadianen Tag synchronisiert. Dies ist der erste und wichtigste Schritt, der für das Studium biologischer Rhythmen und Chronobiologie notwendig ist.
Fast universell unter Organismen koordinieren zirkadiane Rhythmen die biologische Aktivität zur Erdumlaufbahn um die Sonne. Um Faktoren zu identifizieren, die diesen Rhythmus erzeugen, und um die resultierenden Ergebnisse zu verstehen, ist eine Verzug von Modellorganismen zu definierten zirkadianen Zeitpunkten erforderlich. Hier beschreiben wir ein Verfahren, um viele Drosophila zu einem definierten zirkadianen Rhythmus zu verangelten. Darüber hinaus beschreiben wir die Schritte nach der Entrainment-Ausbildung, um Proben für Immunfluoreszenz, Nukleinsäure oder proteinextraktionsbasierte Analysen vorzubereiten.
Fast alle Organismen auf der Erde, von der größten bis zu den einzelligen, haben eine innere biologische Uhr mit einem Zyklus von etwa einem Tag. Dies wird als der circadiane Rhythmus (geprägt 1953 von Franz Halberg aus den lateinischen Begriffen circa = ungefähr und “stirbt” = Tag)1bekannt. Obwohl Komponenten der Kernuhr bekannt sind und ihre rudimentären Funktionsmechanismen konzeptioniert sind, gibt es immer noch viel zu verstehen, wie biologische Rhythmen im ganzen Körper gepflegt werden. Wichtig ist, dass eine Fehlregulation biologischer Rhythmen mit schlechten gesundheitlichen Ergebnissen verbunden ist, einschließlich schlechter Gedächtnisbildung, Schlafstörungen, saisonalen Affektstörungen, Depressionen, bipolarer Störung, Diabetes, Adipositas, Neurodegeneration und Krebs2,3,4,5.
Drosophila ist ein etabliertes Modell für die Erforschung der zirkadianen Biologie. Genetisch und biochemisch bestückbar, sind große Zahlen leicht eingespannt (wie gezeigt). In der Tat, alle sieben Publikationen als Schlüsselpublikationen der Unterstützung bei der Verleihung des Nobelpreises für die Entdeckung von zirkadianen Rhythmen genannt nutzten diese Stärken des Drosophila Modells6,7,8,9,10,11,12.
Darüber hinaus zeigen wir effektive Strategien zum Sammeln von eingespannten Fliegen zum Zwecke der Immunfluoreszenz, Nukleinsäure oder Proteinextraktions-basierten Analysen. Mit diesen Strategien kann man größere Mengen von Proben für die Analyse in der Zukunft verarbeiten und speichern. Diese Methoden sind insofern sehr vorteilhaft, als sie reproduzierbar sind und Hunderte von eingespannten Fliegen ergeben können, die Teil eines großen Datenpools sein können.
Die Forscher nutzen dieses Einfeinerprotokoll mit Erfolg und Konsistenz. Dieses Verfahren ermöglicht die Fixierung eines großen Samplingpools, der für zukünftige Analysen gespeichert werden kann. Darüber hinaus bewahrt diese Strategie die neurologischen Muster, die durch die Einschulung für zukünftige Untersuchungen induziert werden.
Fixierung für die Speicherung ist ein wichtiger Bestandteil des Entrainment-Prozesses, da es hilft, Das Hirngewebe zu stabilisieren und es ermöglicht mehr Zeit, um jedes Gehirn aus dem Datenpool zu analysieren, wodurch Abfälle aus Gehirnen, die Lebensfähigkeit durch das Alter21verlieren. Das Hauptziel ist es, so viele Fliegen wie möglich zu zirkadianen Zufeinern, so dass es eine kontinuierliche Bestandsaufnahme für Kopfsektionen und letztlich Immunfluoreszenz oder Proteinextraktion gibt, um die Ergebnisse zu beobachten und festzustellen, ob die Ergebnisse von hohem Vertrauen sind. Um sicherzustellen, dass die zirkadiane Verdrängung durch Fixierung erhalten bleibt, ist es integral, dass jede Lichtverschmutzungsquelle beseitigt wird. Der Fixierungsprozess ermöglicht es, Dass Drosophila unter Beibehaltung seines neurologischen “Zeitstempels” gespeichert werden kann, so dass sie später seziert und ohne erkennbare Unterschiede zu Fliegen analysiert werden können, die seziert werden und unmittelbar nach der Einschulung einer Immunfluoreszenz unterzogen wurden. Für die Zwecke der Fixierung vor der Immunfluoreszenz hat das Labor mit Konsistenz festgestellt, dass Fliegen mindestens bis zu einem Monat lebensfähig sind. Fixierungen für die westliche Blotproteinextraktion machen das Gehirn bei -80 °C auf unbestimmte Zeit lebensfähig.
Ein weiterer kritischer Protokollschritt ist das Sexing der Fliegen. Es ist wichtig, dass dieser Schritt genau durchgeführt wird, da beide Geschlechter in der gleichen Durchstechflasche vor der Fixierung zu einer Paarung führen können, was zu neuen Fliegen führt, die jüngeren Alters sind und korrupte Proteinanalyse, wenn Männchen versehentlich untersucht werden anstelle von Weibchen oder umgekehrt. Darüber hinaus ist es beim Sexing wichtig, Larvenproben zu entfernen, die manchmal an Weibchen befestigt sind. Dies verhindert die Entwicklung neuer Nachkommen in der weiblichen Durchstechflasche, die potenziell korrupte Ergebnisse.
Der nächste Schritt für das Entrainment-Protokoll kann mit Elementen im Zusammenhang mit der Datenanalyse sein. Der Schwerpunkt des Protokolls liegt auf der Proteinlokalisierung, aber wenn es andere Variablen gibt, die durch zirkadiane Verzierung beeinflusst werden, müssen sie durch neue Wege erforscht werden, die oft eine Protein- oder Nukleinsäureextraktion erfordern. Zusätzlich, Es gibt andere Proteine des Gehirns, die noch über dieses Protokoll analysiert werden können. Die mit dem Protokoll verbundenen Experimente analysierten bestimmte Proteine, aber die Liste der Gene und Proteine, die in der zirkadianen Biologie eine Rolle spielen, ist noch nicht erschöpft. Das Protokoll ist effektiv bei der Erreichung des Ziels der Etablierung eines zirkadianen Rhythmus, aber die Anwendungen sind weitreichend.
The authors have nothing to disclose.
Besonderer Dank geht an die University of Missouri-Kansas City und das Jeffrey L. Price Labor.
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 |