Evnen til å måle metabolsk hastighet er avgjørende for en fullstendig forståelse av en organisme i sin miljømessige sammenheng. For eksempel er det nødvendig å måle metabolsk hastighet for å forstå sin rolle i levetid¹, diettens rolle i metabolisme² eller terskelen for hypoksisk stress³.

Det er to generelle tilnærminger til å måle metabolsk hastighet:⁴. Direkte kalorimetri måler energiforbruket direkte ved å måle varmeproduksjon. Indirekte kalorimetri måler energiproduksjon på andre måter, ofte via respirometrisk måling av O2-forbruk (V_O2), CO₂ -produksjon eller begge deler. Selv om direkte kalorimetri har blitt brukt på små ektotermer, inkludert Drosophila melanogaster⁵, er respirometri teknisk enklere og mer vanlig brukt.

Flere former for respirometri har blitt brukt med hell for å måle metabolsk hastighet i villtype og mutant D. melanogaster og har gitt innsikt i metabolske effekter av temperatur⁶, sosialt miljø 3, kosthold ^{3,7 og} nevroutviklingsforstyrrelser⁸. Disse faller inn i to klasser, som varierer betydelig i kostnad og kompleksitet. Manometri er den enkleste og minst kostbare ^9,10, hvor fluer plasseres i et forseglet kammer som inneholder en CO 2 -absorberende og som er forbundet via en tynn kapillær til et væskereservoar. Når_O2 forbrukes og CO₂ absorberes, reduseres trykket i kammeret og væske trekkes inn i kapillæren. Det væskefylte volumet av kapillæren er derfor proporsjonalt med V_O2. Mer forseggjorte versjoner, som kompenserer for kraften som utøves av væsken i kapillæren, har også blitt brukt på D. melanogaster¹. Manometri har fordelene ved å være enkel og billig, men fordi den er følsom for trykk, krever det konstante miljøforhold. Videre, fordi konsumert O₂ ikke erstattes, reduseres partialtrykket av O2 (P_O2) gradvis inne i kamrene.

Respirometri ved hjelp av gassanalyse brukes også regelmessig for D. melanogaster. I dette tilfellet blir gasser samplet med jevne mellomrom fra forseglede kamre som inneholder fluer og sendt til en infrarød analysator ^2,6,11. Denne typen apparater har fordelene at den er tilgjengelig kommersielt, er mindre følsom for miljøforhold, og gasser oppdateres under prøvetaking slik at P_O2 forblir stabil. Utstyret kan imidlertid være dyrt og komplisert å betjene.

Et nylig utviklet coulometrisk mikrorespirometer¹² gir et billig, følsomt og stabilt alternativ til eksisterende systemer. I praksis plasseres en organisme i et lufttett kammer hvor den forbruker_O2 og utåndet CO₂ fjernes av et absorberende materiale, noe som resulterer i en netto reduksjon i kammertrykket. Når det indre trykket synker til en forhåndsinnstilt terskel (ON-terskel), føres strøm gjennom en elektrolytisk_O2-generator, og returnerer trykket til en andre terskel (OFF-terskel) som stopper elektrolyse. Ladningsoverføring over O 2-generatoren er direkte proporsjonal med mengden O 2 som kreves for å trykke kammeret på nytt og kan derfor brukes til å måle O₂ som forbrukes av organismen⁴. Metoden er svært følsom, måler V O2 nøyaktig, og regelmessig erstatning av O₂ kan opprettholde P_O2 på et nesten konstant nivå i timer eller dager.

Det coulometrisk mikrorespirometeret som ble brukt i denne studien, bruker en multimodal (trykk, temperatur og fuktighet) elektronisk sensor. Sensoren drives av en mikrokontroller som oppdager små endringer i trykk og aktiverer O_2-generasjon når en lavtrykksterskel er nådd¹². Dette apparatet er satt sammen fra hyllevaredeler, kan brukes med et bredt utvalg av kamre og eksperimentelle miljøer, og har blitt brukt med hell for å undersøke effekten av kroppsmasse og temperatur på billen Tenebrio molitor. I denne studien har mikrorespirometeret blitt tilpasset for å måle_O2-forbruket i D. melanogaster, som har omtrent 1% av massen av T. molitor. Følsomheten til apparatet er økt ved å redusere terskelen for aktivering av_{O2-generasjon} , og miljøstabiliteten er forbedret ved å utføre eksperimenter i et temperaturkontrollert vannbad og ved å opprettholde fuktighet inne i kamrene på eller nær 100%.

CASK (Calmodulin-dependent Serine Protein Kinase) proteinet, en del av familien av membranassosierte guanylatkinaser (MAGUK), er et molekylært stillas i forskjellige multiproteinkomplekser, og mutasjoner i CASK er assosiert med nevroutviklingsforstyrrelser hos mennesker og i D. melanogaster^13,14. En levedyktig D. melanogaster mutant, CASK^Δ18, forstyrrer aktiviteten til dopaminerge nevroner 15 og reduserer aktivitetsnivået med mer enn 50% sammenlignet med kongene kontroller^14,16. På grunn av det reduserte aktivitetsnivået til CASK mutanter og katekolaminers rolle i regulering av metabolisme¹⁷ antydet vi at deres standard metabolske hastighet, og derfor_O2-forbruk, ville bli dramatisk redusert sammenlignet med kontroller.

O₂ forbruk ble målt i CASK^Δ18 og deres wildtype congeners, w (ex33). Grupper av fluer ble plassert i respirometrikamre, O 2 forbruk ble målt, O₂ forbruk ble beregnet og uttrykt både på massespesifikk og per fly basis. Apparatet registrerte V_O2 i villtypefluer som var i samsvar med tidligere studier, og det kunne skille mellom per fly O_2-forbruk av villtype og CASK mutantfluer.