에서 항 정신병 약물의 작용 메커니즘을 공부하는 방법<em> 예쁜 꼬마 선충</em
Summary
예쁜 꼬마 선충에서 항 정신병 약물 (APDS)의 효과를 테스트하기위한 접근 방법을 설명합니다. 분석법 개발과 생존에와 인두 펌핑 속도에 약물 효과를 테스트하기 위해 설명되어 있습니다. 이러한 방법은 APDS 이외의 다른 약 종류와 약물 유전 학적 실험에 적용 할 수 있습니다.
Abstract
예쁜 꼬마 선충은 앞으로 대규모의 의무와 유전 화면과 화학 유전 화면을 반전 간단한 유전 유기체이다. C. elegans의 게놈은 신경 전달 물질의 합성과 시냅스의 구조와 기능에 필요한 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하여 잠재적 인 항 정신병 약물 (APD) 인간의 보존 목표를 포함한다. APD 노출은 농도 의존적으로 발달 지연 및 / 또는 선충의 치사율을 생성한다. 이러한 표현형 1,2 펌핑 인두의 APD 유발 억제에 의해 부분적으로 발생합니다. 따라서, 개발 표현형 진통제의 약물 유전 학적 연구에 유용하고, 신경 근육 학 기초를 가지고 있습니다. 여기에서 우리는 선충 개발 및 인두 펌핑에 APD의 효과를 시험하기위한 세부 절차를 보여줍니다. 개발 분석의 경우, 동기화 된 배아는 선충의 성장 매체 APDS를 포함 (NGM) 접시, 및 애니을 개발하는 단계에 배치됩니다MALS 그런 다음 매일 채점됩니다. 인두 펌핑 속도 분석을 위해, 젊은 성인 동물 APDS를 포함 NGM 플레이트에 시험 무대. 단위 시간당 인두 펌프의 개수가 기록되고, 펌핑 속도가 계산된다. 이러한 분석법은 작은 분자 또는 큰 분자의 다른 많은 유형을 연구를 위해 사용될 수있다.
Introduction
예쁜 꼬마 선충은 대규모의 순방향 및 역방향 유전자 화면과 화학 유전 화면에 순종 간단한 유전 유기체이다. C. elegans의 생리 활성 화합물의 광범위에 민감하고, 따라서 이러한 화합물의 여러 가지의 작용 메커니즘을 정의하는 데 성공적으로 사용되어왔다. 예를 들어, 생체 활성 화합물은 웜 약물 유전학은 아세틸 콜린 수용체 작용제 (예를 들어 레바 미솔, 니코틴, morantel 및 pyrantel), 마취제 (예 : 할로 탄), 카페인, 콜린 에스 테라 제 억제제 (예 알디 카르 브, lannate 및 trichlorfon), 플루오 라이드, GABA-관련을 포함하여 연구 화합물 (예를 들어, GABA 및 muscimol), 이버 멕틴, 파라콰트, 포르 볼 에스테르, 세로토닌 관련 약물 (예, 세로토닌과 imiprimine) 3. 또한, C. 엘레하므로 대규모 저분자 스크린에 사용 된 새로운 생리 활성 화합물의 발견s 및 새로운 유전자 표적 4의 식별.
C. elegans의 게놈은 신경 전달 물질의 합성과 시냅스의 구조와 기능 5에 필요한 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하여 잠재적 인 항 정신병 약물 (APD) 인간의 보존 목표를 포함한다. 따라서, C. 엘레 neurogenetics와 APDS의 행동의 새로운 분자 메커니즘을 발견하기위한 신경 생물학 제공 방법. 선충에서 APD 노출은 개발 초기 발달 지연, 그리고 더 높은 농도에서 치사 2,6를 생성합니다. 성인기 동안 APD 노출 행동 표현형을 생산하고 있습니다. 예를 들어, 클로자핀 노출은 운동과 인두 펌프를 억제하고 1,2,7 누워 계란을 향상시킵니다.
APD 유도 발달 지연 및 치사율은 대규모 화학 유전 스크린에 대한 강력한 표현형이다. 그들은 아마도 더 이상의 세포 및 유전자 BASI이 이러한 표현형은 지금까지의 복잡의. 따라서, 이러한 유전 스크린은 간접 약물 표적의 다양성을 수득 할 것으로 예상된다. 그러나, 우리의 실험실은 후보 유전자 화면과 APD 유도 발달 지연과 치사율의 억제를위한 게놈 전체의 RNAi 화면을 수행하고 성공적으로 가능성이 도파민, 인슐린 및 니코틴 아세틸 콜린 수용체 2,8 등의 직접적인 목표를 인코딩 유전자를 회복했다. 성인의 APD-유도 행동에 따라 유전 스크린은 새로운 APD 목표의 식별을 이끌고있다, 우리는 지금 포유류 7 발달과 행동 두 화면에서 대상의 유효성을 검사합니다. 따라서, APDS의 행동의 새로운 분자 메커니즘을 발견하는 무척추 화학 물질의 유전 방식은 5,8 가능한 것으로 보인다.
C. elegans의 인두 (20) 신경 (20) 근육 세포 및 기저막에 의해 래핑 (20) 액세서리 세포를 포함하는 기관이다. 포유 동물의 심장과 유사하게, 인두는 자율입니다ND 지속적으로 외부 환경 9에서 음식을 펌프. 인두 펌핑 속도의 억제는 음식의 흡수를 저해하고, 따라서 돌연변이 또는 약물 인두 펌핑 원인 발달 지연을 억제하거나 9를 체포하는. APDS 개발과 생존의 1,2에 미치는 영향에 대한 부분에서 회계, 인두 펌핑 속도를 억제한다. 여기, 우리는 선충 개발 및 인두 펌핑 약물 분석을 설명하기 위해 예를 들어 전형적인 APD의 클로자핀을 사용합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기, 우리는 C의 개발 및 행동에 APDS의 효과를 테스트하는 방법을 설명합니다 엘레. 약이 물에 상대적으로 불용성이기 때문에 DMSO 또는 에탄올, 클로자핀을 용해하는 데 사용됩니다. 용매는 C. 영향을 미치는 것으로보고되었다 있으므로 엘레 생물학 (12), DMSO 형 또는 에탄올 형 제어 그룹은 필수적이다. 우리의 분석에 사용 된 DMSO의 높은 농도는 C.에 명백?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
작품은 NIH 임상 과학자 개발 수상 K08NS002083, Shervert 프레이 연구소 그랜트, 에드거 A. Buttner에 NARSAD 젊은 탐정 수상에 의해 지원되었다.
Materials
| Clozapine | Sigma | C6305 |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D8418 |
| Acetic acid (HAC) | Fisher | BP2401 |
| Sodium hydroxide(NaOH) | EMD | SX0590-13 |
| Hypochlorite | Sigma-Aldrich | 425044 |
| Centrifuge 5810 | Eppendorf | 5810 000.017 |
| Incubator shaker | New Brunswick Scientific | M1246-0006 |
| Low temperature incubator 815 | Precision Scientific | J1790-1B |
| Stereo microscope | Olympus | SZX12 |
| Petri dish 35 x 10 mm | Fisher Scientific | NC9434271 |
| 12-well tissue culture plate | BD Falcon | REF 353043 |
Referências
- Donohoe, D. R., Jarvis, R. A., Weeks, K., Aamodt, E. J., Dwyer, D. S. Behavioral adaptation in C. elegans produced by antipsychotic drugs requires serotonin and is associated with calcium signaling and calcineurin inhibition. Neurosci. Res. 64, 280-289 (2009).
- Karmacharya, R., et al. Clozapine interaction with phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K)/insulin-signaling pathway in Caenorhabditis elegans. Neuropsychopharmacology. 34, 1968-1978 (2009).
- Rand, J. B., Johnson, C. D., Estein, H. F., Shakes, D. C. . Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 187-204 (1995).
- Kwok, T. C., et al. A small-molecule screen in C. elegans yields a new calcium channel antagonist. Nature. 441, 91-95 (2006).
- Wang, X., Sliwoski, G. R., Buttner, E. A. The relevance of Caenorhabditis elegans genetics for understanding human psychiatric disease. Harv. Rev. Psychiatry. 19, 210-218 (2011).
- Donohoe, D. R., Aamodt, E. J., Osborn, E., Dwyer, D. S. Antipsychotic drugs disrupt normal development in Caenorhabditis elegans via additional mechanisms besides dopamine and serotonin receptors. Pharmacol. Res. 54, 361-372 (2006).
- Karmacharya, R., et al. Behavioral effects of clozapine: involvement of trace amine pathways in C. elegans and M. musculus. Brain Res. 1393, 91-99 (2011).
- Saur, T., et al. A Genome-Wide RNAi Screen in Caenorhabditis elegans Identifies the Nicotinic Acetylcholine Receptor Subunit ACR-7 as an Antipsychotic Drug Target. PLoS Genet. 9, (2013).
- Avery, L., You, Y. J. . C. elegans feeding. WormBook, ed. The C. elegans Research Community, doi:10.1895/wormbook.1.150.1. , (2012).
- Chaudhuri, J., Parihar, M., Pires-daSilva, A. An introduction to worm lab: from culturing worms to mutagenesis. J Vis Exp. 47, (2011).
- Lewis, J. A., Fleming, J. T., Estein, H. F., Shakes, D. C. . Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 3-29 (1995).
- Davis, J. R., Li, Y., Rankin, C. H. Effects of developmental exposure to ethanol on Caenorhabditis elegans. Alcohol Clin. Exp. Res. 32, 853-867 (2008).
- Kage-Nakadai, E., et al. Two very long chain fatty acid acyl-CoA synthetase genes, acs-20 and acs-22, have roles in the cuticle surface barrier in Caenorhabditis elegans. PLoS One. 5, (2010).
- Partridge, F. A., Tearle, A. W., Gravato-Nobre, M. J., Schafer, W. R., Hodgkin, J. The C. elegans glycosyltransferase BUS-8 has two distinct and essential roles in epidermal morphogenesis. Dev. Biol. 317, 549-559 (2008).
- Leung, C. K., Deonarine, A., Strange, K., Choe, K. P. High-throughput screening and biosensing with fluorescent C. elegans strains. J. Vis. Exp. (51), (2011).
