Beschriften einzelner Zellen im zentralen Nervensystem<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
Wir stellen eine Technik zur Markierung von einzelnen Neuronen im Zentralnervensystem (ZNS) von<em> Drosophila</em> Embryonen, die die Analyse der neuronalen Morphologie entweder Durchlicht oder konfokalen Mikroskopie ermöglicht.
Abstract
In diesem Artikel beschreiben wir, wie Sie individuell beschriften Neuronen in den embryonalen ZNS von Drosophila melanogaster durch juxtacellular Injektion des lipophilen fluoreszierende Membran Marker DiI. Diese Methode erlaubt die Visualisierung von neuronalen Zellmorphologie im Detail. Es ist möglich, eine beliebige Zelle im ZNS kennzeichnen: Zellkörper Zielneuronen stehen unter DIC Optik oder durch Expression eines fluoreszierenden genetischen Marker wie GFP visualisiert. Nach der Markierung kann die DiI in einen permanenten braunen Fleck von Photokonversion umgewandelt werden zur Visualisierung der Zellmorphologie mit Durchlicht-und DIC-Optik ermöglichen. Alternativ können die DiI-markierten Zellen direkt mit konfokale Mikroskopie beobachtet werden, wodurch gentechnisch eingeführte fluoreszierenden Reporter-Proteine zu colocalised werden. Die Technik kann bei einem Tier verwendet werden, unabhängig von Genotyp, die es ermöglichen, bei Mutantenphänotypen Einzelzelle Auflösung zu analysieren.
Introduction
Wissen über neuronale Morphologie auf der Ebene der einzelnen Zellen ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis neuronaler Verschaltungen und ZNS-Funktion. So wird aus den frühesten Tagen der Neurowissenschaften haben Forscher versucht, einzelne Zelle Kennzeichnung Techniken (siehe 7 für eine historische Aufarbeitung dieser Ausgabe) zu entwickeln. Klassische Methoden wie Golgi-Färbung eine ausgezeichnete Auflösung von neuronale Morphologie jedoch nicht geeignet sind, wenn man eine bestimmte Art von Neuronen in einer gerichteten Weise gekennzeichnet werden, wie Färbung erfolgt in einer zufälligen Weise sucht. Die Entwicklung von Verfahren zum Anfärben einzelner Zellen durch intrazelluläre oder juxtacellular Injektion von Farbstoffen von einer Mikroelektrode adressiert die Anforderung der spezifischen Markierung.
Die Anwendung der einzelnen Neurons Farbstoffinjektion zu Drosophila eine große Herausforderung, wegen der geringen Größe der sowohl dem Organismus und seiner Neuronen. Dennoch einzelnen Neurons Färbung von embryonalen Drosophila </em> Neuronen wurde Mitte der 1980er-Jahre im Labor von Corey Goodman 15 erreicht. Während das Verfahren war eminent nützlich und hat einige wichtige Einblicke in Mechanismen für die neuronale Entwicklung in Drosophila in den letzten 20-30 Jahren (z. B. 2, 10), haben viele Arbeitnehmer davon entfernt gescheut, vor allem wegen seiner technischen Anforderungen.
Die Verfügbarkeit in den letzten Jahren der genetischen Techniken zur neuronalen Kennzeichnung in Drosophila wurde auch auf die Unbeliebtheit des einzelnen Neurons Farbstoffinjektion beigetragen. GAL4-gerichtete Expression von Membran-gezielte GFP-Konstrukte können eine hervorragende Auflösung von neuronalen Morphologie 1, 20. Allerdings hat diese Methode bestimmte Einschränkungen: die oft unvermeidlichen Expression von GFP in mehrere Zellen können die Struktur der einzelnen Neuronen zu verschleiern und eine GAL4 Fahrerpaarung möglicherweise nicht zur Verfügung, um die Expression in einem bestimmten Neuron von Interesse zu fahren. Die marcm (Mosaic Analyse mit einem Repressible Zellmarker) Methode 8 bieten kann Etikettieren von im Wesentlichen jedem Neuron in der einzelnen Zelle Ebene, aber nicht erfolgreich im Embryo und frühe Larve wegen der langsamen Umsatz des GAL80-Proteins verwendet werden.
Angesichts dieser Einschränkungen der genetischen Kennzeichnung, glauben wir, dass einzelne Neuron Farbstoff Injektion in den Drosophila-Embryo bleibt eine wertvolle Technik und verdient eine breitere Anwendung. Um dieses Ziel zu fördern, geben wir hier eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens. Eine Abbildung der Leistung wird durch unsere jüngsten Berücksichtigung der Morphologie des kompletten Satz von Interneuronen abdominalen Neuromeren des späten Drosophila-Embryo 14 vorgesehen. Diese Studie, die sowohl die morphologische Variabilität der einzelnen neuronalen Zelltypen und die Prinzipien der Neuromer Organisation im ZNS des Embryos zeigten, wären nicht mit irgendeinem anderen aktuell verfügbaren Markierungsverfahren möglich gewesen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ein großer Vorteil von Drosophila als Modellsystem ist, dass sie eine Analyse der Entwicklung und Funktion auf der Ebene einzelner Zellen ermöglicht. Dies ist besonders hilfreich in Bezug auf das Nervensystem, wo die Vielfalt von Zelltypen ist außergewöhnlich hoch und die Funktion und Morphologie der benachbarten Zellen können ganz anders sein.
Das Verfahren wir hier ermöglicht die Etikettierung von einzelnen Neuronen mit einem Farbstoff, der entweder in eine dauerhafte Färbu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der DFG GMT unterstützt
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
| REAGENTS | |||
| DAB | Sigma-Aldrich | D-5905 | 2-3 mg/ml in 100 mM TRIS-Hcl, pH 7.4 |
| DiI | Invitrogen/Molecular Probes | D-282 | 1 mg/ml in ethanol |
| Formaldehyde | Merck Millipore | 7,4 % in PBS | |
| Glycerol | Roth | 3783 | 70% in PBS |
| Heptane Glue | Beiersdorf AG | Cello 31-39-30 * | dilute ca. 1 to 1 with n-Heptane |
| PBS | 1x | ||
| TRIS | Roth | 4855 | |
| Vectashield | Vector Laboratories | H1000 | |
| EQUIPMENT | |||
| Confocal Microscope | Leica | TCS SP2 | to view and document labelings in fluorescence |
| DC – amplifier | Dragan Corporation | Cornerstone ION-100 | to perform the labelings |
| Coverslips | Menzel | BB018018A1 | 18 x 18 mm |
| Coverslips | Menzel | BB024060A1 | 24 x 60 mm |
| Dissecting Microscope | Leica | MZ8 | to prepare and disect embryos |
| Flat Capillaries | Hilgenberg | outer diameter 1 mm; glas thickness 0.1 mm | |
| Injection Capillaries | Science Products | GB 100 TF 8P | |
| Micromanipulator R | Leica | to perform the labelings | |
| Model P-97 | Sutter Instruments | to pull capillaries | |
| Object Slides | Marienfeld Superior | 1000000 | |
| Scientific Microscope | Zeiss | Axioskop 2 mot | to view labelings after photoconversion |
| Scientific Microscope | Olympus | BX50 | to perform the labelings |
| Sony MC3255 Video Camera | Sony/AVT Horn | Sony MC3255 | to record labelings after photoconversion |
Table 1.
References
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