Elektrofizyolojik Kayıt<em> Drosophila</em> Labellar Sensilla Taste
Summary
Bu protokol Drosophila labellar tat nöronlar tarafından ateş aksiyon potansiyel yanıtları hücre dışı kayıt açıklar.
Abstract
Böceklerin çevresel tat tepkisi güçlü elektrofizyolojik teknikler ile araştırılabilir. Burada anlatılan yöntem olup, araştırmacı böcek sinir sisteminin ortamında tat uyaranlara aldığı duyusal giriş yansıtan doğrudan ve kantitatif tat tepkilerini ölçmek için izin verir. Bu protokol, bu tekniği yerine getiren bütün önemli adımlar sıralanıyor. Bu tür gerekli ekipman ve kayıt için uygun bir ortam seçimi gibi bir elektrofizyoloji teçhizat, montaj kritik adımlar, çizilir. Biz de uygun başvuru ve kayıt elektrotları yaparak kayıt için nasıl hazırlanacağını tarif ve tat arttırıcı çözümleri. Ayrıntılı olarak proboscis hareketsiz kılmak için anında bir cam referans elektrotunun sokulması ile böcek hazırlanması için kullanılan bir yöntem tarif eder. Bir şeker ve acı bir bileşiğe karşılık olarak tat nöronların ateş elektrik darbeleri izlerini gösterir. Protokolün Yönleri t vardırechnically zorlu ve biz böyle sinyal veya sistemde aşırı gürültü olmaması ve olası çözümler olarak karşılaşılabilecek bazı ortak teknik zorluklar, geniş bir açıklama içerir. Tekniği gibi, geçici karmaşık uyaranlara teslim teslim uyaran hemen öncesinde ateş arka plan gözlemlemek, ya da uygun suda çözünmeyen tat bileşikleri kullanmak için yetersizlik olarak sınırlamaları vardır. Bu kısıtlamalara rağmen, (protokol başvurulan minör varyasyonlar dahil), bu teknik, bileşikler tat Drosophila nöron yanıtları kaydetmek için genel olarak kabul edilen prosedür bir standarttır.
Introduction
Tat duygusu bir böcek çözünen kimyasallar geniş bir yelpazede algılamasını sağlar ve bir besleyici maddenin kabulü önemli bir rol ya da bir zararlı veya toksik birinin reddi oynar. Tat da feromon 1-5 saptanması yoluyla, ortak seçiminde bir rol oynadığı düşünülmektedir. Bu önemli ve farklı fonksiyonları duyu sistemleri çevresel ipuçları uygun bir davranış çıkışlara çevirmek nasıl içine böcek tat alma sistemi soruşturmanın zorlayıcı bir hedef haline gelmiştir.
Drosophila melanogaster tat sisteminin temel birimi tat saç veya Sensillum olduğunu. Moleküller ucu 2,6 bir gözenek yoluyla Sensillum girin. Sensilla labellum, bacak, kanat marjı ve farenks 6 bulunur. Labellum üzerine, Sensilla sayısı ve konumu streotiplenmiştir. Uzun (L), ara madde (I) ve kısa (S: Üç morfolojik uzunluğuna göre Sensilla sınıfları vardır ) 7,8 Sensilla. Her iki Sensillum (I-tipi) veya dört (L-ve S-tipi) tat reseptör nöronları (GRNs) 9 ya içerir. Farklı GRNs tat uyaranlara farklı kategorilerde cevap: acı, şeker, tuz ve osmolaritesi 7,10 ve tat reseptörlerinin 8,11-13 farklı alt grupları ifade eder. Sadece I ve S-tipi Sensilla acı-duyarlı GRNs 8,10 içerir. Subesophageal ganglion (SOG) ve lezzet molekülleri ile bunların aktivasyon için GRNs Proje, davranış yanıtı 6 ile sonuçlanan, kod çözme için daha yüksek bir merkezi sinir sistemine iletilir. Nöronlar, nispeten az sayıda ve moleküler ve davranışsal analiz amenability Drosophila tat sistemi genel olarak tat sistemlerinin araştırılması için mükemmel bir model olun. Sistem genetik mutasyona veya GAL4-UAS sentezleme sistemi ile manipüle edilebildiği nispeten kolay olması, aynı zamanda, bir değerli bir araç 14,15 olarak hizmet vermektedir.
Bu Sensilla labellum yüzeyinden çıkıntı için "ontent>, bunlar elektrofizyoloji için mükemmel bir hedef yapmak. GRNs ait ateşleme hücre dışı kayıt kullanılarak izlenebilir. Tarihsel olarak, içine yerleştirilen bir cam elektrod kullanarak yan duvar kayıt yöntemi, Sensillum nöronal aktivitenin kaydetmek için, 26 kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu yöntem gerçekleştirmek için teknik olarak zor ve uzun her preparattan kayıt yapmak zordur. bir elektrotla nöronların tepkisini ölçer ucu kayıt yöntemi, bu eş zamanlı olarak, bir tat yoğunluğu arttırıcı maddeyi sunar, bu yana seçim 9,16 göre bir yöntem haline gelmiştir. O Drosophila melanogaster 8,10,17,18 tadı sisteminin yanı sıra diğer böcek türleri 19-23 bir dizi araştırmak için kullanılmıştır. O sahiptir büyük ölçüde telafi tarafından uç-kayıt yönteminin önemli sakıncaları biri üstesinden tastePROBE amplifikatör gelişimi ile kolaylaştırıldıGRN aksiyon potansiyelleri aşırı amplifikasyonu ya da filtre 24 olarak kaydedilmiş izin veren referans elektrot ile böcek Sensillum arasında büyük bir potansiyel farkı. Bir diğer önemli gelişme kaydederken elektrolit 25 olarak trikolin sitrat kullanımı oldu. TCC ozmolaritenin duyarlı GRN yanıtlarını bastırır ve 25 analiz etmek çok daha kolay acı ve şeker tat yoğunluğu arttırıcı tarafından oluşturulan yanıtları yapma, tuz-duyarlı GRN teşvik etmez.Burada Drosophila labellar Sensilla ucu kayıt anda Carlson laboratuvarda yapılır anlatacağız. Bu protokol, uygun bir elektrofizyoloji nasıl sinek hazırlamak için teçhizat, ve nasıl tat kayıtları gerçekleştirmek için nasıl kurulacağını anlatacağım. Bu kullanırken Biz de Drosophila Sensilla altkümelerinden yanı sıra bazı ortak sorunlar ve karşılaşılabilecek olası çözümleri kayıt sonucu elde edilen bazı temsilci veri mevcuttekniği.
Protocol
Representative Results
Discussion
Labellar Sensilla bağlı morfolojik organizasyonu ve anatomik farklılıklara kayıt kolaylığı değişir. Bazen bir Sensillum, herhangi bir tat yoğunluğu arttırıcı olumlu bir yanıt ortaya çıkarmak için bilinen bir tane bile yanıt vermiyor. Bu durumda sıklığı, Sensillum türüne bağlı olarak değişir. L Sensilla en tutarlı duyarlı ve nedeniyle uzunluğa erişmek için nispeten kolaydır. Genel olarak, S Sensilla sürekli duyarlı olan, ancak kısa boyu ve labellum pozisyon iyi temas zorlu hale. I p…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma (RD) bir NRSA predoctoral hibe 1F31DC012985 tarafından ve JC NIH hibe tarafından desteklenen
Biz yardım derleme rakamlar için el yazması, Dr Ryan Joseph yararlı yorumlar için Dr Linnea Weiss teşekkür etmek istiyorum, ve yardımcı teknik danışmanlık için Dr Frederic Marion-Anket olacaktır. Biz de dört yorumcular yararlı yorumlar kabul etmek istiyorum.
Materials
| Stereo Zoom Microscope | Olympus | SZX12 DFPLFL1.6x PF eyepieces: WHN10x-H/22 | capable of ~150x magnification with long working distance table mount stand |
| Anti-vibration Table | Kinetic Systems | BenchMate2210 | |
| Micromanipulators | Narishige | NMN-21 | |
| Magnetic stands | ENCO | Model #625-0930 | |
| Reference Electrode Holder | Harvard Apparatus | ESP/W-F10N | Can be mounted on 5ml serological pipette for extended range |
| Silver Wire | World Precision Instruments | AGW1510 | 0.3-0.5mm diameter |
| Retort Stand | generic | ||
| Outlet Plastic Tube | generic, 1cm diameter | ||
| Flexible Plastic Tubing | Nalgene | 8000-0060 | VI grade 1/4 in internal diameter |
| 500 ml Conical Flask | generic, with side arm | ||
| Aquarium Pump | Aquatic Gardens | Airpump 2000 | |
| Fiber Optic Light Source | Dolan-Jenner Industries | Fiber-Lite 2100 | |
| White Card/Paper | Whatman | 1001-110 | |
| Digital Acquisition System | Syntech | IDAC-4 | Alternative: National Instruments NI-6251 |
| Headstage | Syntech | DTP-1 | Tasteprobe |
| Tasteprobe Amplifier | Syntech | DTP-1 | Tasteprobe |
| Alligator Clips | Grainger | 1XWN7 | Any brand is fine |
| Insulated Electrical Wire | Generic | ||
| Gold Connector Pins | World Precision Instruments | 5482 | |
| Personal Computer | Dell | Vostro | Check for compatibility with digital acquisition system and software |
| Acquisition Software | Syntech | Autospike | Autospike works with IDAC-4; alternatively, use Labview with NI-6251 |
| Aluminum Foil and/or Faraday Cage | Electro-magnetic noise shielding | ||
| Borosilicate Glass Capillaries | World Precision Instruments | 1B100F-4 | |
| Pipette Puller | Sutter Instrument Company | Model P-87 Flaming/Brown Micropipette Puller | |
| Beadle and Ephrussi Ringer Solution | See recipe in protocol section | ||
| Tricholine citrate, 65% | Sigma | T0252-100G | |
| Stereo Microscope | Olympus | VMZ 1x-4x | Capable of 10x-40x magnification |
| Ice Bucket | Generic | ||
| p200 Pipette Tips | Generic | ||
| Spinal Needle | Terumo | SN*2590 | |
| 1ml Syringe | Beckton-Dickenson | 301025 | |
| Fly Aspirator | Assembled from P1000 pipette tips, flexible plastic tubing, and mesh | ||
| Modeling Clay | Generic | ||
| Forceps | Fine Science Tools By Dumont | 11252-00 | #5SF (super-fine tips) |
| 10ml Syringe | Beckton-Dickinson | 301029 | |
| Plastic Tubing | Tygon | R-3603 |
Referências
- Glendinning, J. I., Jerud, A., Reinherz, A. T. The hungry caterpillar: an analysis of how carbohydrates stimulate feeding in Manduca sexta. The Journal of experimental biology. 210, 3054-3067 (2007).
- Yarmolinsky, D. A., Zuker, C. S., Ryba, N. J. Common sense about taste: from mammals to insects. Cell. 139, 234-244 (2009).
- Thistle, R., Cameron, P., Ghorayshi, A., Dennison, L., Scott, K. Contact chemoreceptors mediate male-male repulsion and male-female attraction during Drosophila courtship. Cell. 149, 1140-1151 (2012).
- Toda, H., Zhao, X., Dickson, B. J. The Drosophila female aphrodisiac pheromone activates ppk23(+) sensory neurons to elicit male courtship behavior. Cell reports. 1, 599-607 (2012).
- Lu, B., LaMora, A., Sun, Y., Welsh, M. J., Ben-Shahar, Y. ppk23-Dependent chemosensory functions contribute to courtship behavior in Drosophila melanogaster. PLoS Genet. 8, e1002587 (2012).
- Stocker, R. F. The organization of the chemosensory system in Drosophila melanogaster: a review. Cell and tissue research. 275, 3-26 (1994).
- Hiroi, M., Marion-Poll, F., Tanimura, T. Differentiated response to sugars among labellar chemosensilla in Drosophila. Zoological Science. 19, 1009-1018 (2002).
- Weiss, L. A., Dahanukar, A., Kwon, J. Y., Banerjee, D., Carlson, J. R. The Molecular and Cellular Basis of Bitter Taste in Drosophila. Neuron. 69, 258-272 (2011).
- Falk, R., Bleiser-Avivi, N., Atidia, J. Labellar taste organs of Drosophila melanogaster. Journal of Morphology. 150, 327-341 (1976).
- Hiroi, M., Meunier, N., Marion-Poll, F., Tanimura, T. Two antagonistic gustatory receptor neurons responding to sweet-salty and bitter taste in Drosophila. Journal of neurobiology. 61, 333-342 (2004).
- Clyne, P. J., Warr, C. G., Carlson, J. R. Candidate taste receptors in Drosophila. Science (New York, N.Y.). 287, 1830-1834 (2000).
- Cameron, P., Hiroi, M., Ngai, J., Scott, K. The molecular basis for water taste in Drosophila. Nature. 465, 91-95 (2010).
- Croset, V., et al. Ancient protostome origin of chemosensory ionotropic glutamate receptors and the evolution of insect taste and olfaction. PLoS Genet. 6, e1001064 (2010).
- Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development (Cambridge, England). 118, 401-415 (1993).
- Parks, A. L., et al. Systematic generation of high-resolution deletion coverage of the Drosophila melanogaster genome. Nature genetics. 36, 288-292 (2004).
- Hodgson, E. S., Lettvin, J. Y., Roeder, K. D. Physiology of a primary chemoreceptor unit. Science (New York, N.Y.). 122, 417-418 (1955).
- Dahanukar, A., Lei, Y. T., Kwon, J. Y., Carlson, J. R. Two Gr genes underlie sugar reception in Drosophila. Neuron. 56, 503-516 (2007).
- Lee, Y., Kim, S. H., Montell, C. Avoiding DEET through insect gustatory receptors. Neuron. 67, 555-561 (2010).
- Descoins, C., Marion-Poll, F. Electrophysiological responses of gustatory sensilla of Mamestra brassicae (Lepidoptera, Noctuidae) larvae to three ecdysteroids: ecdysone, 20-hydroxyecdysone and ponasterone. A. J Insect Physiol. 45, 871-876 (1999).
- Glendinning, J. I., Davis, A., Ramaswamy, S. Contribution of different taste cells and signaling pathways to the discrimination of “bitter” taste stimuli by an insect. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 22, 7281-7287 (2002).
- Sanford, J. L., Shields, V. D., Dickens, J. C. Gustatory receptor neuron responds to DEET and other insect repellents in the yellow-fever mosquito, Aedes aegypti. Die Naturwissenschaften. 100, 269-273 (2013).
- Merivee, E., Must, A., Milius, M., Luik, A. Electrophysiological identification of the sugar cell in antennal taste sensilla of the predatory ground beetle Pterostichus aethiops. J Insect Physiol. 53, 377-384 (2007).
- Popescu, A., et al. Function and central projections of gustatory receptor neurons on the antenna of the noctuid moth Spodoptera littoralis. Journal of comparative physiology. A, Neuroethology. 199, 403-416 (2013).
- Marion-Poll, F., Der Pers, J. V. a. n. Un-filtered recordings from insect taste sensilla. Entomologia Experimentalis et Applicata. 80, 113-115 (1996).
- Wieczorek, H., Wolff, G. The labellar sugar receptor of Drosophila. J. Comp. Physiol. A. Neuroethol Sens. Neural Behav. Physiol. 164, 825-834 (1989).
- Morita, H. Initiation of spike potentials in contact chemosensory hairs of insects. III. D.C. stimulation and generator potential of labellar chemoreceptor of calliphora. Journal of cellular and comparative physiology. 54, 189-204 (1959).
- Lacaille, F., et al. An inhibitory sex pheromone tastes bitter for Drosophila males. PLoS One. 2, e661 (2007).
- Benton, R., Dahanukar, A. Electrophysiological recording from Drosophila taste sensilla. Cold Spring Harbor protocols. 2011, 839-850 (2011).
- Pellegrino, M., Nakagawa, T., Vosshall, L. B. Single sensillum recordings in the insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae. J. Vis. Exp. , e1725 (2010).
- Axon Instruments. . The Axon Guide for Electrophysiology & Biophysics Laboratory Techniques. , (1993).
- Fujishiro, N., Kijima, H., Morita, H. Impulse frequency and action potential amplitude in labellar chemosensory neurones of Drosophila melanogaster. Journal of insect physiology. 30, 317-325 (1984).
- Marion-Poll, F., Tobin, T. R. Software filter for detecting spikes superimposed on a fluctuating baseline. Journal of neuroscience. 37, 1-6 (1991).
- Meunier, N., Marion-Poll, F., Lansky, P., Rospars, J. P. Estimation of the individual firing frequencies of two neurons recorded with a single electrode. Chem Senses. 28, 671-679 (2003).
- Meunier, N., Marion-Poll, F., Rospars, J. P., Tanimura, T. Peripheral coding of bitter taste in Drosophila. Journal of neurobiology. 56, 139-152 (2003).
