שיטה בעלות נמוכה לניתוח כמו פעילות תפיסה ותנועה ב<em> דרוזופילה</em
Summary
שימוש במצלמת אינטרנט ושילוב של תוכנות חופשיות וזולות, ניתן לנתח דפוסי קטר בדרוזופילה melanogaster כדי לזהות הבדלים במהירות, מרחק, והזמן של פעילויות מוטוריות שונות.
Abstract
מערכות מעקב וידאו היו בשימוש נרחב לניתוח תנועת melanogaster דרוזופילה ולזהות חריגויות שונות בהתנהגות של קטר. בעוד שמערכות אלה יכולות לספק שפע של מידע התנהגותי, את העלות והמורכבות של מערכות אלו יכולים להיות מונעים למעבדות רבות. פיתחנו assay עלות נמוכה למדידת התנהגות של קטר ותנועת תפיסה בד melanogaster. המערכת עושה שימוש במצלמת אינטרנט כדי ללכוד תמונות שיכולים להיות מעובד באמצעות שילוב של תוכנה זולה וחופשית כדי לעקוב אחר את המרחק שעבר, מהירות תנועה ואת משך הזמן של תנועה הממוצעת במהלך פרק זמן שצוין. כדי להדגים את התועלת של מערכת זו, בדקנו קבוצה של ד melanogaster מוטציות, paralytics מפץ רגיש (BS), שהם 3-10 פעמים רגישים יותר כמו פעילות תפיסה (SLA) מאשר זבובי סוג בר. באמצעות מערכת הרומן הזה, שהיינו מסוגל לזהות שmutan BSחסר טעם לא מפץ (BSS) מציג רמות נמוכות יותר של תנועת גישוש בסביבת רומן מאשר זבובי סוג בר. בנוסף, המערכת משמשת לזיהוי שמטפורמין התרופה, אשר בדרך כלל משמש לטיפול בסוכרת מסוג II, מפחית את עוצמת צד"ל במוטנטים BS.
Introduction
בהתחשב בתוחלת חיים הקצר שלה וכלים הגנטיים חזקים הזמינים, melanogaster דרוזופילה הוא מערכת מודל מצוינת לחקר האטיולוגיה של מחלות שונות והפיסיולוגיה הבסיסית של תהליכים ביולוגיים שונים. במקרים רבים, זה יתרון כדי למדוד את ההשפעות שיש להם מניפולציות התנהגותיות, גנטיות או תרופתית על תנועה באורגניזמים המודל הבאים 1,2.
יש מגוון של שיטות המשמשים בדרך כלל למדידת תנועת זבוב בשני ממדים 3-7. מערכות אלו יכולים לתמוך במעקב של זבובים מרובים בו זמנית ויכולות למדוד מהירות, אורכי נתיב להקליט ולתעד את אחוז זמן זבוב בילה נע. הם כבר השתמשו ללמוד תנועה במגוון רחב של הקשרים כוללים את ההשפעות של תרופות על תנועה והטבע דימורפית המיני של תנועת 6-9 זבוב. החסרון העיקרי של מערכות אלו הוא עלות sys המעקבTEM או תוכנה והמצלמה המקבילה. במקרים מסוימים, זה יכול לרוץ באלפי דולרים. עלות היא דאגה מיוחדת למעבדה שהיית צריך רק שימוש מוגבל של מערכת כזו, למשל, כימות דפוסי קטר של מוטציה מבודדת חדש.
שיטה פשוטה אך חזקה פחות היא להשתמש במערכות שתנועת השיא מבוססת על כמה פעמים זבוב חוצה נתיב קרן אור אינפרא אדום שממוקם באמצע צינור סגור 10,11. בעוד שמערכות כאלה יכולות לתת מידע רב ערך על מחזורי תנועה ושינה והערות, שהם מעל או מתחת לאומדן תנועה יכולים כי הם לא מצליחים ללכוד את הנתיב האמיתי של הזבוב. לדוגמא, זבובים שמפגינים תנועה ניכרת בקצוות של הצינור יירשמו תנועה נמוכה זבובים למרות ששיטות ברזולוציה גבוהה נוספות היו בשימוש כדי לנסות ולעקוף את המגבלות האלה 12.
פשוט יותר וזול יותר עדיין מטפסים מכשירים המודדים geotaxiים, התנועה כלפי מעלה של זבובים, דרך צינור בודד או סדרה של צינורות 2,13. בעוד מערכות כאלה הן זולות ובקלות יכולות לזהות פגמים geotaxis, הם מצליחים ללכוד היבטים רבים אחרים של תנועה שיהיו עניין לחוקרים.
למעבדות רבות, מערכת ניתוח חזק בעלות נמוכה כי הוא פשוט להתקנה ולתפעול תהיה כלי מועיל לאפיון הבדלים ההתנהגותיים בד melanogaster זנים. כאן אנו מתארים assay שיכול להיות ההגדרה בפחות ממאתיים דולרים, והוא מסוגל לתת מידע על הדרך, המהירות ומשך הזמן של תנועתו של הזבוב. כדי להדגים את היעילות של assay, אנו מציגים נתונים המראים כי ניתן להשתמש בו כדי לזהות; 1) פגם של תנועה במוטצית מפץ רגיש (BS), כי הוא רגיש להתקפים ו2) היכולת של מטפורמין התרופה, אשר משמש בדרך כלל לטיפול בסוכרת מסוג II, כדי להפחית את עוצמת פעילות כמו התקף-i (SLA)n שתי מוטציות BS.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאשר בוחנים של תנועה או דפוסי תנועה בדרוזופילה, הוא שימושי כדי להיות מסוגל לחלץ מידע לגבי המרחק שעבר, מהירות תנועה והדפוס של תנועה. על מנת לחלץ את המידע הזה, ציוד יקר באופן מסורתי מועסק שהוא לעתים קרובות מונע למעבדות קטנות יותר או מעבדות שרוצים להשתמש במבחנים כאל…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים גם מבקשים להביע תודה לקריס מבער, סטיבן מקיני, לורה טובין, ג'ני Gilbreath, אשלי Olley, מייגן הופר, ומייגן הייד עבור עבודתם בכוונון עדין assay זה.
Materials
| Name of the Reagent/Equipment | Company | Catalog Number/Model | Comments |
| WebCam | Logitech | Pro900 | Any quality webcam will suffice. |
| HandiAVI time-lapse software | Azcendant software | Latest version can be found at http://www.azcendant.com/ | |
| ImageJ | NIH | Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html | |
| Multiracker Plug-In | NIH | Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html | |
| Vortexer | VWR | Vortex Genie 2 | Most standard size vortexers such as the Vortex Genie 2 will suffice. |
| 5cm petri dish cover | LabM Limited | D011 | Smaller or larger petri dish covers can be used for an arena in movement assay. |
| Light box | Built from scrap material. | Illumination is used for the locomotion assay. Depending on the room lighting, it is possible to perform the assay without the light box. | |
References
- Stone, B., Evans, L., Coleman, J., Kuebler, D. Genetic and pharmacological manipulations that alter metabolism suppress seizure-like activity in. 1496, 94-103 (2013).
- Benzer, S. Behavioral mutants of Drosophila isolated by countercurrent distribution. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 58, 1112-1119 (1967).
- Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-Resolution Video Tracking of Locomotion in Adult Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (24), (2009).
- Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A., Buma, M. O., Noldus, L. P. The EthoVision video tracking systema tool for behavioral phenotyping of transgenic mice. Physiol. Behav. 73, 731-744 (2001).
- Kohlhoff, K. J., Jahn, T. R., Lomas, D. A., Dobson, C. M., Crowther, D. C., Vendruscolo, M. The iFly tracking system for an automated locomotor and behavioural analysis of Drosophila melanogaster. Integr. Biol. 3, 755-760 (2011).
- Gomez-Marin, A., Partoune, N., Stephens, G. J., Louis, M. Automated tracking of animal posture and movement during exploration and sensory orientation behaviors. PLoS ONE. 7, (2002).
- Wolf, F. W., Rodan, A. R., Tsai, L. T., Heberlein, U. High-Resolution analysis of ethanol-induced locomotor stimulation in Drosophila. J. Neurosci. 22, 11035-11044 (2002).
- Martin, J. R. A portrait of locomotor behaviour in Drosophila determined by a video-tracking paradigm. Behav. Processes. 67, 207-219 (2004).
- Meunier, N., Belgacem, Y. H., Martin, J. R. Regulation of feeding behaviour and locomotor activity by takeout in Drosophila. J. Exp. Biol. 210, 1424-1434 (2007).
- Koudounas, S., Green, E. W., Clancy, D. Reliability and variability of sleep and activity as biomarkers of ageing in Drosophila. Biogerontology. 13, 489-499 (2012).
- Catterson, J. H., Knowles-Barley, S., James, K., Heck, M. M., Harmar, A. J., Hartley, P. S. Dietary modulation of Drosophila sleep-wake behaviour. PLoS One. 5, (2010).
- Donelson, N., Kim, E. Z., Slawson, J. B., Vecsey, C. G., Huber, R., Griffith, L. C. High-Resolution positional tracking for long-term analysis of Drosophila sleep and locomotion using the ”Tracker” program. PLos ONE. 7, (2012).
- Duboff, B., Fridovich-Keil, J. L. Mediators of a long-term movement abnormality in a Drosophila melanogaster model of classic galactosemia. Dis. Model Mech. 5, 796-803 (2012).
- Seiger, M. B., Kink, J. F. The effect of anesthesia on the photoresponses of four sympatric species of Drosophila. Behav. Genet. 23, 99-104 (1993).
- Pavlidis, P., Ramaswami, M., Tanouye, M. A. The Drosophila easily shocked gene: a mutation in a phospholipid synthetic pathway causes seizure, neuronal failure, and paralysis. Cell. 79, 2333 (1994).
- Royden, C. S., Pirrotta, V., Jan, L. Y. The tko locus, site of a behavioral mutation in D. melanogaster, codes for a protein homologous to prokaryotic ribosomal protein S12. Cell. 51, 165-173 (1987).
- Parker, L., Padilla, M., Du, Y., Dong, K., Tanouye, M. A. Drosophila as a model for epilepsy: bss is a gain-of-function mutation in the para sodium channel gene that leads to seizures. Genetics. , 187-534 (2011).
- Hardie, D. G. Role of AMP-activated protein kinase in the metabolic syndrome and in heart disease. FEBS Lett. 582, 81-89 (2008).
- Fulgencio, J. P., Kohl, C., Girard, J., Pegorier, J. P. Effect of metformin on fatty acid and glucose metabolism in freshly isolated hepatocytes and on specific gene expression in cultured hepatocytes. Biochem. Pharma. 62, 439-446 (2001).
