Kwantitatieve analyse van neuronale dendritische Arborization complexiteit in Drosophila

Dendrites, die de vertakte projecties van een neuron, betrekking hebben op het veld dat van het neuron zintuiglijke en synaptische ingangen van andere neuronen^{1,2 omvat}. Dendrites zijn een belangrijk onderdeel van synapse formation en spelen een cruciale rol in de integratie van synaptic ingangen, evenals de elektrochemische stimulatie in een neuron teeltmateriaal. Dendritische arborization (da) is een proces waarmee vormen de neuronen nieuwe dendritische bomen en takken maken nieuwe synapsen. De ontwikkeling en de morfologie van de da, zoals tak dichtheid en groepering patronen, resultaat van scriptingregel biologische processen en zijn sterk gecorreleerd aan neuronale functie. Het doel van dit protocol is bedoeld als een methode voor kwantitatieve analyse van neuronale dendritric arborization complexiteit in Drosophila.

De complexiteit van dendrites bepaalt de synaptische typen, connectiviteit en ingangen van partner neuronen. Vertakkende patronen en een bevolkingsdichtheid van dendrites betrokken zijn bij de verwerking van de signalen die naar de dendritische veld^{3,4 convergeren}. Dendrites hebben de flexibiliteit om aanpassing in ontwikkeling. Bijvoorbeeld heeft synaptic signaling een effect op dendriet organisatie in de somatosensorische neuron tijdens de ontwikkelings fase en het volwassen zenuwstelsel⁵. De oprichting van neuronal connectiviteit is afhankelijk van de voedselproductie en de rijping van dendrites. Misvorming van dendrites wordt geassocieerd met verminderde neuronale functie. Studies hebben aangetoond dat de abnormaliteit van da neuron morfogenese aan de etiologie van meerdere neurodegeneratieve ziekten bijdragen kan, met inbegrip van de ziekte van Alzheimer (AD), de ziekte van Parkinson (PD), de ziekte van Huntington (HD), en Lou Gehrig’s disease / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)^6,7,8. Synaptic wijzigingen weergegeven in het beginstadium van AD, in overleg met de achteruitgang en de bijzondere waardevermindering van neuron functie^7,8. Echter, de specifieke kenmerken van hoe dendriet pathologie bijdraagt aan pathogenese in deze neurodegeneratieve ziekten blijft ongrijpbaar.

De ontwikkeling van dendrites wordt gereguleerd door de genen die coderen voor een complex netwerk van regelgevende instanties, zoals de familie van de Wnt van eiwitten^9,10, transcriptiefactoren en liganden op cel oppervlakte receptoren^11,12 . Drosophila da neuronen bestaan uit vier klassen (klasse I, II, III, IV), van welke klasse IV da neuronen hebben de meest complexe vertakkende patronen en hebben gewerkt als een krachtige experimenteel systeem voor beter begrip morfogenese^{13, 14}. Tijdens de vroege morfogenese, overexpressie en/of RNAi zwijgen van genen in klasse IV da neuronen leiden tot veranderingen in de vertakkende patronen en dendriet snoeien¹³. Het is belangrijk een praktische methode voor de kwantitatieve analyse van de neuronale dendritische arborization te ontwikkelen.

Wij hebben eerder aangetoond dat zwijgen van de Drosophila ortholog van SOX5, Sox102F, tot kortere dendrites van da neuronen en verminderde complexiteit in klasse IV da neuronen^{15 leidde}. Hier presenteren we de procedure voor kwantitatieve analyse voor de complexiteit van de neuronale dendritische arborization (NDAC) in Drosophila. Dit protocol, aangepast uit de vorige beschreven methodologie, biedt een korte methode om de ontwikkeling van de sensorische neuronen da assay. Het illustreert de robuuste afbeelding labeling en de da neuron in de derde instar larvale lichaam muur^16,17,18,19. Het is een waardevolle protocol voor onderzoekers die willen onderzoeken van de NDAC en ontwikkelingsstoornissen verschillen in vivo.