Análises celular linhagem e estudos da função de genes utilizando marcm Twin-ponto

O cérebro, composta por um vasto número e diversos tipos de neurônios, dota animais com a capacidade de perceber, processar e responder aos desafios do mundo externo. Os neurónios do adulto de Drosophila cérebro central são derivados a partir de um número limitado de células estaminais neurais, chamados neuroblastos (RN), durante o desenvolvimento ^{1, 2.} A maioria dos RN participando de neurogênese cerebral em Drosophila sofrem divisão assimétrica para gerar RN auto-renovação e células-mãe gânglio (GMCS), e os GMCs seguida, passar por outra rodada de divisão para produzir duas células-filhas que se diferenciam em neurónios ³ (Figura 1A ). Devido à complexidade da morfologia neuronal e os desafios associados com a identificação de neurônios específicos, uma tecnologia positiva rotulagem mosaico, análise de mosaico com um marcador de células reprimível (marcm), foi inventada para permitir que o visualizatião de um único neurónio, ou um pequeno subconjunto de neurónios para fora da população de neurónios não marcados circundantes, ^4.

Marcm utiliza o sistema / alvo de reconhecimento da FLP (FRT) para mediar a recombinação específica do local entre os cromossomas homólogos dentro de uma célula precursora divisória transportando um alelo heterozigoto de um gene repressor, cuja expressão normalmente inibe a expressão de um gene repórter ⁴ flipase (FLP). Após a divisão mitótica, os cromossomas recombinantes são segregadas em células individuais, de modo a que uma célula contenha alelos homozigóticos do gene repressor e a outra célula não tem gene do repressor de expressão do repórter em que a célula (e seus descendentes) não é mais bloqueadas ^4. Três padrões clonais são normalmente encontrados em um experimento marcm quando FLP é estocasticamente induzida em RNs ou GMCs: clones de uma única célula e dois de células-GMC, que retratam a morfologia neuronal na Resolução de uma única célulan, e multi-celular-NB clones, que revelam padrões morfológicos inteiras de neurônios derivados de um NB comum (Figura 1B). A técnica marcm tem sido amplamente aplicado em estudos neurobiológicos Drosophila, inclusive na identificação do tipo neuronal para reconstruir redes de fiação em todo o cérebro, a linhagem neural análises para revelar a história do desenvolvimento dos neurônios, caracterização fenotípica das funções dos genes envolvidos na especificação do destino celular e morfogênese neuronal e diferenciação estuda ^{5, 6, 7, 8, 9, 10.} Porque marcm convencional única de etiquetas uma das duas células filhas (e linhagens) após o evento mitótico recombinação induzida, informações potencialmente úteis a partir do lado não marcado está perdido. Esta limitação se opõe à aplicação do M básicaSistema ARCM a de alta resolução análises de muitas linhagens neuronais que mudar destinos celulares em tempo rápido ou precisão análises de funções de genes em neurônios idênticas de diferentes animais ^{11, 12.}

Cama local marcm (tsMARCM) é um sistema avançado que rotula neurónios derivados a partir de um antepassado comum com duas cores distintas, o que permite a recuperação de informação útil a partir de ambos os lados das células individuais, superando assim a limitação do sistema marcm inicial ¹¹ ( Figura 2A – 2C). No sistema tsMARCM, dois interferência de RNA (RNAi) -based eliminadores estão situados em locais de trans-cromossomas homólogos dentro de uma célula precursora, e a expressão dessas supressores independentemente inibir a expressão dos respectivos repórteres (Figura 2B). Na sequência específica do local recombinações mitóticas mediada através do sistema FLP / FRT, a twsupressores S baseado em RNAi ser segregados em células individuais para permitir a expressão dos repórteres distintos (Figura 2B). Dois padrões clonais, de uma única célula associada a clones de uma única célula e de duas células-GMC associados com clones multi-celular-NB, são tipicamente vistos em um experimento tsMARCM (Figura 2C). Informação derivada a partir de um lado das células individuais podem ser utilizados como a referência para o outro lado, permitindo-alta resolução analisa linhagem neural, tais como-datado de nascimento os neurónios marcados, e analisa fenotípica de neurónios idênticas em diferentes animais para a investigação exacta da função do gene neural ^{11, 12.} Aqui, nós apresentamos um protocolo passo-a-passo que descreve como realizar uma experiência tsMARCM, que pode ser utilizado por outros laboratórios para alargar os seus estudos de desenvolvimento neural (bem como o desenvolvimento de outros tecidos, se aplicável) em Drosophila.