JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscienze

Ölçme ve Male Değiştirme Çiftleşme Sürücü<em> Drosophila melanogaster</em

Published: February 15, 2017
doi:
10.3791/55291
, , ,
1F.M. Kirby Neurobiology Center,Boston Children’s Hospital, 2Harvard NeuroDiscovery Center,Harvard Medical School, 3Department of Neurobiology,Harvard Medical School

Summary

Bu makale melanogaste motivasyon incelemek için r Drosophila erkek çiftleşme sürücüsünü kullanan bir davranış deneyi anlatır. Bu yöntemi kullanarak, araştırmacılar bu motivasyonu altında yatan genetik moleküler ve hücresel mekanizmaları ortaya çıkarmak için ileri sinek neurogenetic teknikler kullanabilirler.

Abstract

soruşturmanın yıllardır rağmen, motivasyon devletlerin nöronal ve moleküler temelleri gizemli kalır. Biz son zamanlarda burada detay metotları olan erkek Drosophila melanogaster (Drosophila) çiftleşme sürücüyü kullanarak motivasyon derinlemesine soruşturulması için bir roman, indirgemeci ve ölçeklenebilir bir sistem geliştirdik. davranışsal paradigma erkek çiftleşme sürücü tekrarlanan çiftleştirerek boyunca doğurganlık yanında azalır ve ~ 3 d üzerinde kurtarır bulgu merkezleri. Bu sistemde, sinek mevcut güçlü neurogenetic araçlar genetik erişilebilirlik ve cinsel davranış için varsayılan bağlantı şemasına ile birleşir. Bu yakınlaşma hızlı izolasyon ve özel motivasyon fonksiyonları ile küçük nöronal popülasyonlarının sorgulama sağlar. Burada detay ölçmek ve erkek sinek kur motivasyonu değiştirmek için kullanılır tokluk testinin tasarımı ve yürütülmesi biz. Kullanımı BuTahlil, biz de düşük erkek çiftleşme sürücü dopaminerjik nöronların uyararak aşılabilir olduğunu göstermektedir. tokluk tahlil genetik arka plan etkilerine basit, hesaplı ve sağlamdır. Biz tokluk tahlil motivasyon devletler nörobiyolojisine içine birçok yeni anlayışlar üretmek için bekliyoruz.

Introduction

Drosophila iş geninin 1. doğası dahil olmak üzere birçok biyolojik olayların derinliklerine ve öncü fikir sağlamıştır, embriyonik gelişim 2, sirkadiyen ritimler 3 ve sinir sistemi 4, 5, 6 gelişmesi ve kablolama ilkeleri. Motivasyon belki de şimdiye kadar çalışılmıştır sistemlerde sınırlamalar, çok daha az iyi bu olayların daha anlaşılamamıştır. sinek Motivasyon öncelikle yağ depolanmasının açık belirtilerini engeller besleme maçın ve exoskeleton başına onların yok denecek kadar az gıda alımı için birçok zorluklarla karşı karşıya açlık bağlamında ele alınmıştır. Sonuç olarak, sinek motivasyon incelemek için kullanılan sistemler genişletmek için bir ihtiyaç vardır.

Biz çiftleşme sürücünün çalışmasında bir davranış çerçeveyi tanımlamakDrosophila. Bu sistem, sinek gibi erişilebilirlik 7, 8, 9, 10, 11, 12 ve cinsi olarak dimorfik devresi 8, 13, varsayılan connectome içinde nörogenetik araçlar yararlanır. Buna ek olarak, çok doğal, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 ve 22, 23, 24 duyu-motor devre kontrol kur nadir bir fırsat sağlamaktadır ayrıntılı bir şekilde olmuştur öğrenilenmotivasyon çarptığı bunun üzerine tam devre düğümü bulun. Son zamanlarda sinek, insanlarda olduğu gibi, dopamin düzeyleri eşleşen tahrik 25, 26, 27 için merkezi bildirmiştir. Biz burada 25 tarif deneyleri kullanılarak bu korunmuş fenomenin analizi, ilgili dopamin üreten ve sinek nöronlar alma kolaylaştıran detaylı Molecular ve devre düzeyinde genetik erişim kazanmıştır.

Bu Zhang ve arkadaşları davranış testleri ekle. Biz 2 boyutlu (2-D) tokluk testi, önceki yöntemlere göre önemli bir iyileşme çağrı, video puanlama, izin verir 25 yeni bir düz davranış arenada. Sonuç olarak, yeni tahlil daha ölçeklenebilir ve ölçülebilir ve motivasyon yer alan genlerin ve nöronların genetik ekranlar için bu nedenle daha uygundur. Bu kur analizleri ve neuroge ile birlikte bu yeni tahlil kullanımımanyetik manipülasyonlar, ölçmek ve sinek çiftleşme sürücüyü değiştirmek için nasıl göstermek için.

Protocol

NOT: Bu protokol hazırlanması (Bölüm 1-3) açıklar, yürütme (Bölüm 4), ve analiz 2-D tokluk tahlillerin (Bölüm 4). Sonra, bir örnek olarak dopaminerjik stimülasyon kullanarak, Bölüm 5 hiperseksüalite ikna etmek için 2-D tokluk deneyleri ile thermogenetic stimülasyon birleştirmek nasıl gösterir. Bölüm 6 2-D tokluk deneyleri sonuçları doğrulamak için 3 yolları anlatılmaktadır. Son olarak, Bölüm 7 erkek sinekler çiftleşme sürücünün kurtarma ölçmek için nasıl gösterir. <p class…

Representative Results

Drosophila eşleşen tahrik karakterize etmek için, 3 günlük bir WT Canton-S erkek 2-B doyma deneyi ile test edildi. tahlil (4.5 saat) boyunca, erkekler 4.8 ± 0.3 ortalama arkadaşı kez (ortalama, SEM ± standart hata demek). Eşleştirmesi, ilk 2 saat boyunca (% 78) (Şekil 6A, 6B) 'de daha çok başlatmak ve deneyi (Şekil 6A, 6B) ilerledikçe sıklığı azalır. Bu azalma çiftleşme ortakları eksikliği (% 74 kadın tahlil boyunca…

Discussion

Motivasyonel devletler, tok muhafaza ve 34 elde edilebilir. Biz hızlı ve sağlam sinek sürücüyü çiftleşme bu tüm yönleriyle ölçen bir 2-B tokluk test sunuyoruz. Bu deney, bir motive davranış moleküler ve devre elemanlarını okumak için gelişmiş uçucu genetik manipülasyonlar kullanılması olasılığını yaratır.

tokluk tahlil erkeğin yeteneği başarıyla mahkemeye ve çiftleşmek ve uygun zamanda çiftleştirerek sonlandırmak için kullanır…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Mike Crickmore, Dragana Rogulja, and Michelle Frank for comments on the manuscript. Pavel Gorelik provided technical support for manufacturing the behavioral arenas. This work was conducted in Mike Crickmore’s lab and is also supported by the Whitehall Foundation (Principal Investigator: Dragana Rogulja). S.X.Z. is a Stuart H.Q. and Victoria Quan Fellow at Harvard Medical School.

Materials

1/16 inch clear acrylic McMaster-Carr 8589K12 Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
1/8 inch clear acrylic McMaster-Carr 8589K42 Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
3/16 inch clear acrylic McMaster-Carr 8560K219 Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
1/32 inch black delrin McMaster-Carr 8575K132 Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
Hex screws, 1 inch long (50x) McMaster-Carr 92314A115  Used to make arenas. Can be replaced by 3/4 inch screws (92314A113, McMaster-Carr) for 32-chamber arenas.
Thumb nuts (25x) McMaster-Carr 92741A100 Used to make arenas. Can be replaced by regular hex nuts (90480A005, McMaster-Carr).
Camcorder Canon Vixia HF R700 Can be replaced by any consumer comcorder.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Sturtevant, A. H., Bridges, C. B., Morgan, T. H. The spatial relations of genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 5 (5), 168-173 (1919).
  2. Campos-Ortega, J. A., Hartenstein, V. . The Embryonic Development of Drosophila melanogaster. , (1985).
  3. Hall, J. C. Systems Approaches to Biological Rhythms in Drosophila. Methods in Enzymology. 393, 61-185 (2005).
  4. Luo, L. Rho GTPases in neuronal morphogenesis. Nature reviews. Neuroscience. 1 (3), 173-180 (2000).
  5. Schmucker, D., Clemens, J. C., et al. Drosophila Dscam Is an Axon Guidance Receptor Exhibiting Extraordinary Molecular Diversity. Cell. 101 (6), 671-684 (2000).
  6. Jan, Y. N., Jan, L. Y. HLH proteins, fly neurogenesis, and vertebrate myogenesis. Cell. 75 (5), 827-830 (1993).
  7. Stockinger, P., Kvitsiani, D., et al. Neural circuitry that governs Drosophila male courtship behavior. Cell. 121 (5), 795-807 (2005).
  8. Yu, J. Y., Kanai, M. I., Demir, E., Jefferis, G. S. X. E., Dickson, B. J. Cellular Organization of the Neural Circuit that Drives Drosophila Courtship Behavior. Current biology. 20 (18), 1602-1614 (2010).
  9. Zhou, C., Pan, Y., Robinett, C. C., Meissner, G. W., Baker, B. S. Central Brain Neurons Expressing doublesex Regulate Female Receptivity in Drosophila. Neuron. 83 (1), 149-163 (2014).
  10. Rideout, E. J., Dornan, A. J., Neville, M. C., Eadie, S., Goodwin, S. F. Control of sexual differentiation and behavior by the doublesex gene in Drosophila melanogaster. Nature neuroscience. 13 (4), 458-466 (2010).
  11. Manoli, D. S., Foss, M., Villella, A., Taylor, B. J., Hall, J. C., Baker, B. S. Male-specific fruitless specifies the neural substrates of Drosophila courtship behaviour. Nature. 436 (7049), 395-400 (2005).
  12. Kimura, K. I., Ote, M., Tazawa, T., Yamamoto, D. Fruitless specifies sexually dimorphic neural circuitry in the Drosophila brain. Nature. 438 (7065), 229-233 (2005).
  13. Cachero, S., Ostrovsky, A. D., Yu, J. Y., Dickson, B. J., Jefferis, G. S. X. E. Sexual dimorphism in the fly brain. Current biology. 20 (18), 1589-1601 (2010).
  14. Clowney, E. J., Iguchi, S., Bussell, J. J., Scheer, E., Ruta, V. Multimodal Chemosensory Circuits Controlling Male Courtship in Drosophila. Neuron. 87 (5), 1036-1049 (2015).
  15. Kallman, B. R., Kim, H., Scott, K. Excitation and inhibition onto central courtship neurons biases Drosophila mate choice. eLife. 4, e11188 (2015).
  16. von Philipsborn, A. C., Liu, T., Yu, J. Y., Masser, C., Bidaye, S. S., Dickson, B. J. Neuronal control of Drosophila courtship song. Neuron. 69 (3), 509-522 (2011).
  17. Zhou, C., Franconville, R., Vaughan, A. G., Robinett, C. C., Jayaraman, V., Baker, B. S. Central neural circuitry mediating courtship song perception in male Drosophila. eLife. 4, e08477 (2015).
  18. Kohatsu, S., Koganezawa, M., Yamamoto, D. Female contact activates male-specific interneurons that trigger stereotypic courtship behavior in Drosophila. Neuron. 69 (3), 498-508 (2011).
  19. Kohatsu, S., Yamamoto, D. Visually induced initiation of Drosophila innate courtship-like following pursuit is mediated by central excitatory state. Nature Communications. 6, 6457 (2015).
  20. Fan, P., Manoli, D. S., et al. Genetic and neural mechanisms that inhibit Drosophila from mating with other species. Cell. 154 (1), 89-102 (2013).
  21. Kurtovic, A., Widmer, A., Dickson, B. J. A single class of olfactory neurons mediates behavioural responses to a Drosophila sex pheromone. Nature. 446 (7135), 542-546 (2007).
  22. Ejima, A., Smith, B. P. C., et al. Generalization of Courtship Learning in Drosophila Is Mediated by cis-Vaccenyl Acetate. Current Biology. 17, 599-605 (2007).
  23. Keleman, K., Vrontou, E., Krüttner, S., Yu, J. Y., Kurtovic-Kozaric, A., Dickson, B. J. Dopamine neurons modulate pheromone responses in Drosophila courtship learning. Nature. 489 (7414), 145-149 (2012).
  24. Pan, Y., Baker, B. S. Genetic Identification and Separation of Innate and Experience-Dependent Courtship Behaviors in Drosophila. Cell. 156 (1-2), 236-248 (2014).
  25. Zhang, S. X., Rogulja, D., Crickmore, M. A. Dopaminergic Circuitry Underlying Mating Drive. Neuron. 91 (1), 168-181 (2016).
  26. Bowers, M. B., Van Woert, M., Davis, L. Sexual behavior during L-dopa treatment for Parkinsonism. The American journal of psychiatry. 127 (12), 1691-1693 (1971).
  27. Sacks, O. W. . Awakenings. , (1999).
  28. Dietzl, G., Chen, D., et al. A genome-wide transgenic RNAi library for conditional gene inactivation in Drosophila. Nature. 448 (7150), 151-156 (2007).
  29. Crickmore, M. A., Vosshall, L. B. Opposing dopaminergic and GABAergic neurons control the duration and persistence of copulation in Drosophila. Cell. 155 (4), 881-893 (2013).
  30. Peng, J., Chen, S., Busser, S., Liu, H., Honegger, T., Kubli, E. Gradual Release of Sperm Bound Sex-Peptide Controls Female Postmating Behavior in Drosophila. Current biology. 15 (3), 207-213 (2005).
  31. Yapici, N., Kim, Y. J., Ribeiro, C., Dickson, B. J. A receptor that mediates the post-mating switch in Drosophila reproductive behaviour. Nature. 451 (7174), 33-37 (2008).
  32. Pellegrino, M., Nakagawa, T., Vosshall, L. B. Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae. Journal of Visualized Experiments. 36 (36), 1-5 (2010).
  33. Cook, R., Cook, A. The Attractiveness to males of female Drosophila melanogaster: effects of mating, age and diet. Animal behaviour. 23, 521-526 (1975).
  34. Toates, F. M. . Motivational Systems (Problems in the Behavioural Sciences). , (1986).
  35. Hall, J. C. The mating of a fly. Science. 264 (5166), 1702-1714 (1994).
  36. Simpson, J. H. Mapping and manipulating neural circuits in the fly brain. Advances in genetics. 65 (9), 79-143 (2009).
  37. Venken, K. J. T., Simpson, J. H., Bellen, H. J. Genetic Manipulation of Genes and Cells in the Nervous System of the Fruit. Neuron. 72 (2), 202-230 (2011).
  38. Klapoetke, N. C., Murata, Y., et al. Independent optical excitation of distinct neural populations. Nature methods. 11 (3), 338-346 (2014).
  39. Bellen, H. J., Levis, R. W., et al. The BDGP gene disruption project: single transposon insertions associated with 40% of Drosophila genes. Genetica. 167 (2), 761-781 (2004).
  40. Spradling, A. C., Stern, D., et al. The Berkeley Drosophila Genome Project gene disruption project: Single P-element insertions mutating 25% of vital Drosophila genes. Genetica. 153 (1), 135-177 (1999).
  41. Parks, A. L., Cook, K. R., et al. Systematic generation of high-resolution deletion coverage of the Drosophila melanogaster genome. Nature genetics. 36 (3), 288-292 (2004).
  42. Matthews, K. A., Kaufman, T. C., Gelbart, W. M. Research resources for Drosophila: the expanding universe. Nature reviews. Genetics. 6 (3), 179-193 (2005).
  43. Ni, J. Q., Liu, L. P., et al. A Drosophila resource of transgenic RNAi lines for neurogenetics. Genetica. 182 (4), 1089-1100 (2009).
  44. Ni, J. Q., Zhou, R., et al. A genome-scale shRNA resource for transgenic RNAi in Drosophila. Nature. 8 (5), 405-407 (2011).

Tags

Drosophila MelanogasterMating DriveMotivationHigh-throughput Assay2-D Satiety AssayVirgin FemalesGenetic ToolsHeat ShockFood PreparationIncubatorHumidity Control

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Boutros, C. L., Miner, L. E., Mazor, O., Zhang, S. X. Measuring and Altering Mating Drive in Male Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (120), e55291, doi:10.3791/55291 (2017).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image