Analisando Synaptic Modulação da<em> Drosophila melanogaster</em> Fotorreceptores após exposição à luz prolongada

A modulação da função sináptica contribui para a notável capacidade do sistema nervoso para responder ou se adaptar às mudanças estímulos ambientais com precisão. Ajustar a probabilidade de liberação de vesículas pré-sináptica é uma forma de controlar a força sináptica ^1. Libertação das vesículas sinápticas tem lugar na zona activa (AZ), uma região especializadas da membrana pré-sináptica ^2. O AZ caracteriza-se por uma cassete de proteínas específicas ^{3, 4.} A maioria das proteínas que contribuem para a montagem AZ são altamente conservadas em nematóides, insectos e mamíferos ^5. Estudos recentes sugerem que o nível de actividade neuronal regula a composição molecular do AZ, que por sua vez contribui para a regulação da saída funcional tanto in vitro como in vivo, ^{6, 7,}> 8. Nós já descobriram que AZs fotorreceptoras submetidos a remodelação molecular em Drosophila após a exposição prolongada à luz ambiente ⁹ natural. Nesta condição, observou-se que o número de Bruchpilot (Brp) AZs -positivo foi reduzida nos axônios fotorreceptoras.

As proteínas Brp / cast / família ELKS são blocos de construção fundamentais da AZs em vertebrados e invertebrados sinapses ^10. Em mutantes BRP Drosophila, evocado liberação da vesícula é suprimida ^{11, 12.} Os resíduos de aminoácido 17 do terminal C da BRP são essenciais para o agrupamento de vesícula sináptica na junção neuromuscular de Drosophila (JNM) ^{13, 14.} Estes estudos demonstraram o papel central desta molécula na organização e na função AZ. Com uma ferramenta genética desenvolvida recentemente, Synaptic Tagging com Recombinação (estrela), a BRPpode ser observado in vivo em tipos específicos de células, a níveis de expressão endógenos e a uma única resolução sinapse ^15. Esta ferramenta faz com que seja possível avaliar os dinâmica endógena de sinapses quantitativamente no sistema nervoso central complexo.

Houve diversos estudos, incluindo quantificações sinapse com base em dados obtidos a partir de microscopia confocal. alterações sinápticas foram avaliadas medindo o comprimento, a área, o volume, a densidade e contagem do número baseado em aplicações de software sofisticadas. Por exemplo, o ImageJ gratuito fornece um método de quantificação para o total de área sináptica e medidas de densidade sinápticas no Drosophila JNM ^16. O número de sites de co-localização de marcadores pré e pós-sinápticos foram quantificados usando o plugin "puncta Analyzer", disponível na plataforma de software ImageJ ^17. Alternativamente, um multi-parprograma baseado adigm ambiente de computação numérica, Synapse Detector (SYND), pode traçar automaticamente dendrites dos neurónios marcados com um marcador fluorescente, e, em seguida, quantifica os níveis de proteína sinápticas como uma função da distância a partir do corpo da célula ^18. O software Synaptic puncta Análise (SynPAnal), foi projetado para a rápida análise de imagens 2D de neurônios adquiridos de microscopia confocal ou fluorescente. A principal função deste software é a quantificação automática e rápida da densidade e intensidade dos puncta proteína ^19. Recentemente, um algoritmo de detecção automática de sinapse à base de aprendizagem tem sido gerado para a quantificação do número de sinapses em 3D ^20, aproveitando-se do software de análise 3D Visualization Assistida (Vaa3D) ^21.

comercial da imagem de software de análise também são ferramentas poderosas para quantificações sinápticas. Por exemplo, a fluorescênciareceptores de neurotransmissores marcados ou um componente pré-sináptico AZ foram quantificados em três dimensões com resolução-sinapse único em C. elegans ²² ou o sistema de Drosophila olfactory ^{23, 24,} permitindo que centenas de sinapses para ser caracterizado rapidamente dentro de uma única amostra.

Aqui, nós apresentamos um método, por um software de análise de imagem personalizada plug-in implementada num ambiente de computação numérica multi-paradigma que permite analisar semi-automaticamente os múltiplos aspectos da AZs, incluindo o seu número, a distribuição e o nível de enriquecimento de componentes moleculares de o AZ. Assim, esta análise complexa nos permitiu avaliar a dinâmica de componentes sinápticas em terminais do axônio sob diferentes condições ambientais. Investigou-se o efeito da exposição à luz nas sinapses de fotorreceptores mosca adulta de saída. O procedimento é realizado em três etapas: 1)preparação para a exposição à luz, 2) dissecção, imuno-histoquímica e de imagem confocal, e 3) análise de imagem.