꿀벌의 RNAi를 매개로 두 유전자 넉다운과 미각 지각 측정 (<em> 아피스 mellifera</em>)
Summary
이 프로토콜에서는, 우리는 동시에 꿀벌 두 개의 유전자 (더블 유전자 최저를) 억제 두 가지 전략에 대해 설명합니다. 그럼 우리는 꿀벌 미각 지각을 두 번 유전자 최저의 효과를 연구하는 코 확장 응답 (PER) 분석을 사용하는 방법을 제시한다.
Abstract
이 비디오는 이중 가닥 RNA (dsRNA) 주사를 사용하여 꿀벌에서 동시에 두 개의 유전자를 downregulate RNA 간섭 (RNAi의)의 소설 기법을 보여줍니다. 또한 미각 지각을 측정하기위한 코 확장 응답 (PER) 분석의 프로토콜을 제공합니다.
RNAi를 매개 유전자 때려 눕힘은 표적 유전자의 발현을 downregulating 효과적인 기술이다. 이 기술은 일반적으로 하나의 유전자 조작을 위해 사용하지만, 그것은 상호 작용과 유전자 사이의 공동 효과를 감지하는 한계를 가지고있다. 이 비디오의 첫 번째 부분에서, 우리는 동시에 두 개의 유전자 (더블 유전자 최저라고도 함) 노크하는 두 가지 전략을 제시한다. 우리는 두 전략을 효과적으로 규제 피드백 루프에있는 두 개의 유전자, 비텔로 제닌 (VG)과 ultraspiracle (USP)를 억제 할 수 있습니다 보여줍니다. 이 두 유전자 녹다운 방식은 유전자 사이의 상호 관계를 해부하는 데 사용할 수 있으며 쉽게 적용 할 수있다다른 종의 곤충.
이 비디오의 두 번째 부분은 두 유전자 최저의 치료 후 꿀벌의 코 확장 응답 (PER) 분석의 데모입니다. PER 분석은 꿀벌, 꿀 꿀벌의 행동 성숙이 얼마나 빨리에 대한 중요한 예측 인자로 미각 지각을 측정하는 표준 테스트입니다. 둥지 꿀벌의 큰 미각 인식은 종종 화분에 전문성을 구하고과 꼴의 발병 이전의 시대와 연관되어 증가 된 행동 발달을 나타냅니다. 또한, PER 분석은 꿀벌에 포만이나 굶주림의 대사 상태를 식별하기 위해 적용 할 수 있습니다. 마지막으로, 분석 원에 꿀벌이 널리 꿀벌의 학습과 기억 연구에 사용되는 에어컨에 대해 서로 다른 냄새 자극을 페어링과 함께.
Introduction
RNA 간섭 (RNA interference, RNAi) 진핵 생물의 다양한에서 발생하는 RNA 기반의 전사 후 유전자 침묵입니다. RNAi의 과정은 내인성 또는 외인성 이중 가닥 RNA (dsRNA) 전구체에 의해 트리거됩니다. dsRNA에 귀속 작은 조각 (20 ~ 25 BP)에 dsRNA의를 클리브 리보 뉴 클레아 단백질 주사위 놀이를 활성화합니다. 다음 dsRNA에 가이드의 작은 조각 argonaute 단백질에 의해 보완의 mRNA의 인식과 분열, RNA 유도 침묵 복합 (RISC) 1의 촉매 성분. 포유류, 30 NT 이상 dsRNAs는 RNA 전사 2 비특이적 저하로 연결 바이러스 반응 (인터페론 반응 IFN)을 활성화합니다. 그러나 긴 dsRNAs이 IFN 3의 부족이 있기 때문에 벌레에 효과적이고 구체적으로 입증했다.
긴 dsRNAs는 다른 곤충 종 표적 유전자의 downregulation은 사용되어왔다. 꿀 꿀벌 파이온 중 하나입니다EER 곤충 유기체는 어떤 개발 및 행동에 많은 중요한 유전자의 기능은 dsRNA가 4,5를 사용하여 공개하고 있습니다. 여러 dsRNA를 전달 방법은 꿀벌에서 수행되었습니다 dsRNA를 주입 꿀 꿀벌 배아 4 성인 꿀벌 7,8에서 유전자 최저에 대한 효과적인 접근 반면 dsRNA를 먹이는 효율적으로, 꿀벌 유충 6 표적 유전자 발현을 downregulates.
곤충에 dsRNA에 적용하여 전시 유전자 넉다운 효과를 과도 지역화 된입니다. 연구는 복부 dsRNA를 주입하고 가슴 dsRNA를 주입 모두 효과적으로 곤충 9,10의 복부 체지방 세포에서 표적 유전자의 발현을 억제하는 것으로 나타났습니다. dsRNA를이 세포가 10 목욕하는 혈 림프에서의 dsRNA를 취할 수 있습니다 복부 및 흉부 충치와 체지방 세포로 주입된다. 그러나, 난소와 뇌 등 다른 장기에서 유전자가 하나의 대상이 될 수 없습니다복부 또는 흉부 주사. 꿀벌 뇌의 유전자를 표적으로하기 위해, dsRNA를의 뇌 주입 효과적으로 지역의 뇌 영역 11 표적 유전자의 발현에 영향을주는, 수행되었습니다. 여기, 우리는 어른 꿀벌에 더 일반적으로 사용되는 복부의 dsRNA 주입을 문서화합니다.
RNAi를 주로 단일 유전자를 대상으로하는 데 사용되었습니다 및 유전자 기능을 밝혀하는 강력한 도구이다. 그러나, 어떤 유전자는 다른 사람들로부터 고립되지 않고 복잡한 규제 네트워크에 있습니다. 생물학적 과정을 이해하는 열쇠는 유전자가 여러 유전자의 동시 조작이 아닌 단일 유전자 최저를 요구하는 서로 상호 작용하는 방법을 해부하는 것입니다. 포유 동물 세포 라인에서, 과학자들은 전달 시스템 12 또는 다중 마이크로 RNA (miRNA의) 자형 디자인 13를 사용하여 동시에 억제 두 개 또는 세 개의 유전자에 성공했다. 그러나 곤충의 여러 유전자 knockdowns은 아직 검증되지 않은 수 있습니다. 여기, 우리는 프리젠이중 유전자 최저를 달성 할 수 t 다른 분사 전략. 난황 단백질 전구체를 인코딩 및 청소년 호르몬 (JH)에 대한 추정 수용체를 인코딩하고 ultraspiracle (USP)는 꿀벌의 JH 14에 대한 응답을 중재하는 전사 인자로서 역할을 할 수 비텔로 제닌 (VG) : 우리는 2 개의 유전자를 대상으로. VG와 JH는 피드백 루프 15 서로를 조절 꿀 꿀벌의 행동 규칙 9에 참여하고 있습니다. 두 유전자 최저를 사용하여, 우리 교란 VG 모두와 JH 경로, 그리고 그들이 공동으로 꿀벌의 행동과 생리학 및 방법 VG, USP 및 JH 9 상호 작용에 미치는 영향을 발견 할 수 있습니다.
미각 인식 꿀 꿀벌 사회적 행동 16 행동 예측이다. 높은 미각 인식과 행동 발달, 둥지 꿀벌 행동으로 성숙 빠르고, 일반적으로 삶의 초기 사료의 측면에서 꽃가루 16,17를 수집하는 것을 선호합니다. 하지만 규제 m미각 인식을 기본 echanisms는 연구 미각 지각이 내부 에너지 대사 9, 호르몬 분비 18,19 및 생물 발생 아민 20 통로로 연결되어있는 것으로 나타났습니다, 아직 불분명하다. VG와 JH 모두 변조 미각 인식 7,21 중요한 호르몬 레귤레이터이다. 실험실에서, 꿀벌의 미각 인식의 변화가 다른 자당 솔루션 코 확장 응답 (PER) 시험에 의해 평가 될 수있다. 각 꿀벌은 0.1 오름차순 농도 시리즈, 0.3, 1, 3, 10, 30 % 자당 다음에 물 방울과 그녀의 안테나를 모두 터치 테스트합니다. 물이나 자당의 물방울은 각 안테나에 터치하면 꿀벌이 완전히 그녀의 코를 확장하는 경우 긍정적 인 반응이 주목된다. 솔루션 긍정적 인 응답의 수에 따라 각 개인의 미각 인식 수준은 16 결정될 수있다. 그러나 PER의 응용 프로그램은 g의 측정에 국한되지 않습니다ustatory 인식. PER은 또한 포만 대 기아로 꿀벌의 대사 상태를 테스트 할 수있는 효과적인 방법입니다. 자당에 큰 반응과 꿀벌은 일반적으로 배고프 (왕과 Amdam, 게시되지 않은 데이터)입니다. 또한, PER 패러다임 꿀벌의 연관 학습과 기억에서 사용될 수있다. 이 경우 꿀벌은 냄새와 자당 물의 존재를 연결하는 훈련을한다. 꿀벌 관계를 배울 때, 냄새 만 존재 자당 22,23으로 그들을 보상을하지 않고 긍정적 코 응답을 보여주고 있습니다. 이 비디오에서는, 우리는 이전의 연구 9 VG와 USP 더블 최저로 연결되어 미각 인식을 평가하는 PER을 수행하는 방법을 보여줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리의 연구는 동시에 성충 두 개의 유전자를 허물고하는 최초의 노력입니다. 우리의 결과는 dsRNA를 주입 (단일 주입 및 2 일 분사)의 두 가지 전략은 두 유전자 억제하고, VG와 USP의 동시 유전자 침묵에 대한 효과적인 육일 꿀벌 8,9에 dsRNA를 주입 한 후 테스트 할 수있는 것을 보여줍니다. 그러나 유전자 넉다운 효과는 세포 또는 기관에 의해 표적 유전자, 단백질 회전율과 dsRNA를 흡수…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 실험 지원을위한 에린 Fennern에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 작품은 노르웨이 연구위원회 (180504, 185306 및 191699), PEW 자선 신탁, 그리고 노화에 국립 연구소 (NIA P01 AG22500)에 의해 재정 지원되었다.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| GE Healthcare PCR beads in 96 well plate | GE Healthcare | 27-9557-01 | |
| QIAquick PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
| RiboMax T7 RNA production system | Promega | P1300 | |
| Trizol LS | Invitrogen | 10296028 | |
| Chloroform:Isoamyl alcohol 24:1 | Sigma-Aldrich | C0549 | |
| isopropyl alcohol | Sigma-Aldrich | I9516 | |
| Hamilton micro syringe | Hamilton | 80301 | |
| 30G BD disposable needles | BD Biosciences | 305106 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | 84097 | |
| 1 ml Syringe | BD Biosciences | 30960 | |
| Stereo dissection microscope | Leica Microsystems | S6D | |
| Insect pins | Fine Science Tools | 26000-25 | |
| Wax plate |
Referências
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