La evaluación de fenotipos neurodegenerativas en<em> Drosophila</em> Las neuronas dopaminérgicas mediante ensayos de Escalada y inmunotinción de todo el cerebro
Summary
A continuación se describen dos ensayos que se han establecido para estudiar la neurodegeneración dependiente de la edad de las neuronas dopaminérgicas (DA) en<em> Drosophila</em>: La escalada / ensayo geotaxis negativo sobresalto inducida que permite estudiar los efectos funcionales de las neuronas DA degeneración y la inmunomarcación tirosina hidroxilasa, que se utiliza para identificar y contar las neuronas DA en montajes de todo el cerebro.
Abstract
Drosophila melanogaster es una valiosa organismo modelo para estudiar el envejecimiento y los procesos patológicos degenerativos en el sistema nervioso. Las ventajas de la marcha como un sistema experimental incluyen su maleabilidad genética, vida corta y la posibilidad de observar y analizar cuantitativamente comportamientos complejos. La expresión de los genes vinculados a la enfermedad en poblaciones neuronales específicas del cerebro de Drosophila, se puede utilizar para modelar enfermedades neurodegenerativas humanas como el Parkinson y el Alzheimer 5.
Las neuronas dopaminérgicas (DA) se encuentran entre las poblaciones neuronales más vulnerables en el envejecimiento del cerebro humano. En la enfermedad de Parkinson (PD), el trastorno del movimiento más común neurodegenerativa, la pérdida acelerada de neuronas DA conduce a una disminución progresiva e irreversible de la función locomotora. Además de la edad y la exposición a las toxinas ambientales, la pérdida de las neuronas DA se ve agravada por las mutaciones específicas en la codificacióno regiones promotoras de varios genes. La identificación de tales alelos asociada a la EP proporciona la base experimental para el uso de Drosophila como modelo para estudiar la neurodegeneración de las neuronas DA in vivo. Por ejemplo, la expresión del gen humano α-sinucleína PD-vinculados en Drosophila neuronas DA recapitula algunas características de la enfermedad humana, por ejemplo la pérdida progresiva de las neuronas dopaminérgicas y la disminución de la función locomotora 2. En consecuencia, este modelo ha sido utilizado con éxito para identificar posibles dianas terapéuticas en la EP 8.
A continuación se describen dos ensayos que habitualmente se han utilizado para estudiar la neurodegeneración dependiente de la edad de las neuronas DA en Drosophila: un ensayo de escalada en base a la respuesta de sobresalto inducida geotaxis inmunotinción negativa y la tirosina hidroxilasa de todo el cerebro adulto monta para controlar el número de neuronas DA en las diferentes edades. En ambos casos, la expresión in vivo de t UASransgenes específicamente en las neuronas DA se puede lograr mediante el uso de una tirosina hidroxilasa (TH) de la línea controlador promotor Gal4-3, 10.
Introduction
La especificidad de los ensayos descritos aquí se basa en el uso de una línea de la mosca Gal4 que explota las secuencias reguladoras del gen de la tirosina hidroxilasa para lograr la expresión específica en las neuronas dopaminérgicas 3. La tirosina hidroxilasa cataliza la primera y la tasa de limitación de paso en la síntesis de dopamina. TH inmunoreactividad en los adultos se superpone cerebro de la mosca con la de la dopamina, lo que hace TH un buen candidato para identificar las neuronas DA in vivo (véase, por ejemplo 6). Por otra parte, el patrón de expresión de THGal4 es más específico que el de otras líneas de Gal4 como DdcGal4, que contiene secuencias reguladoras del gen de la dopa decarboxilasa y conduce la expresión transgénica no sólo en las neuronas DA, sino también en las neuronas serotoninérgicas y subconjuntos de células gliales 3 .
Feany y Bender (2000) observaron por primera vez que la expresión de pan-neuronal del gen de la α-sinucleína humana DP-ligado acelera la pérdida progresiva de la estacióncomportamiento rtle inducida geotaxis negativa en Drosophila. Hemos observado resultados similares usando la línea específica de neuronas DA THGal4 para conducir la expresiónde la α-sinucleína transgén 10 y utilizado esta funcionalidad de lectura para estudiar el papel neuroprotector de la vía Nrf2 en este Drosophila modelo de la EP 14. El ensayo específico que se describe aquí es una adaptación de 2 y 3.
El cerebro de Drosophila contiene más de 100 neuronas DA, dispuestos en al menos 5 grupos diferentes (pPL1, pPL2, PAL, PPM1 / 2, PPM3) que se pueden visualizar en montajes de todo el cerebro por microscopía confocal (véase, por ejemplo 11 y 7). Es todavía es controvertido si o no el número de neuronas DA en el cerebro disminuye Drosophila con 9 años de edad, 11, sin embargo, la neurodegeneración dependiente de la edad se observó en las moscas que se han mutado genes PD-enlazadas / sobreexpresa para modelar enfermedades humanas5. La expresión de humano α-sinucleína en las neuronas DA tiene tal efecto y, por lo tanto, se ha utilizado como un modelo para la EP. A continuación se describe un ensayo para las neuronas DA cuentan en todo el cerebro se monta utilizando TH como marcador celular. Este ensayo ha sido adaptado de 13 y 10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los ensayos descritos aquí proporcionar un enfoque útil para estudiar la función de genes específicos, las vías de señalización o compuestos pequeños en el mantenimiento de las neuronas DA en el envejecimiento, así como en diferentes bases genéticas de enfermedades vinculadas (revisado en 5).
El comportamiento negativo de sobresalto geotaxis inducida de Drosophila se ha usado ampliamente como un funcional de lectura para la funcionalidad de las neuronas DA en di…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Damos las gracias a Leo Pallanck para las poblaciones de moscas, Christine Sommers de asistencia técnica y Gerasimos P. Sykiotis útil para los debates. Este trabajo fue financiado por el NIH subvención T32CA009363 formación de MCB
Materials
| Name | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Rabbit anti-tyrosine hydroxylase antibody | Millipore | AB152 | |
| Donkey TRITC-labeled anti rabbit IgG antibody | Jackson ImmunoResearch | 711-026-152 | |
| Mowiol | Calbiochem | 475904 | |
| DABCO | Sigma | D2522 | |
| Equipment | |||
| Polystyrene vials | VWR | 89092-734 | 28.5 x 95 mm |
| Digital camera | Canon | PowerShot A3100IS (model) | 12.1 Megapixels 4X Optical Zoom |
| Glass coverslips no. 1.5 | VWR | 48366 205 48393 252 | Sizes: 18 x 18 mm, 24 x 60 mm |
| Glass coverslips no. 2 | VWR | 48368-040 | Size: 18 x 18 mm |
| Dissection dishes | Electron Microscopy Sciences | 70543-01 | Size: 30 mm O.D. |
| Dumostar No. 5 tweezers | Electron Microscopy Sciences | 72705-01 | |
| Stereomicroscope | Carl Zeiss | Stemi 2000 (model) | |
| Confocal microscope | Leica | SP2 or SP5 (model) |
Materials Table.
References
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