Drosophila Erkek Aksesuar Bezlerinin Sekonder Hücrelerinden RNA'yı Izole etmek için FACS tabanlı Protokol

Organlar, her biri ayrı ayrı işlevlere sahip ve bazen çok farklı gen kümelerini ifade eden birden fazla hücre tipinden oluşur. Bir organın nasıl işlediğini tam olarak anlamak için, bu organı oluşturan her farklı hücre türünü incelemek genellikle önemlidir. Olası fonksiyonu araştırmak için kullanılan birincil yöntemlerden biri transkriptom analizidir. Bu güçlü yöntem, aktif süreçleri ve yolları ortaya çıkarmak için, bir hücredeki gen ekspresyonunun anlık görüntüsünü sağlar. Ancak, bu tür analizler genellikle çok daha bol komşu hücrelerden arındırılmış olması gereken nadir hücre popülasyonları için zordur. Örneğin, Drosophila erkek aksesuar bezi öncelikle iki salgı hücre tiplerinden oluşan bir organdır. Bu iki hücre tipinin nadiri bu bezin hücrelerinin sadece %4’ünü oluşturduğundan, bu hücrelerin işlevini belirlemeye yardımcı olmak için hücre tipi spesifik transkripsiyon analizi kullanılmamıştır.

Aksesuar bezleri (AGs) böceklerde erkek üreme yolu organlarıdır. Meni sıvısı (seminal sıvı proteinleri (SP) ve aksesuar bezi proteinleri (PSEP) proteinlerinin çoğunun üretiminden sorumludurlar. Bu SP’lerden bazılarının çiftleşme sonrası çiftleşme yanıtı (PMR) olarak adlandırılan çiftleşmeli kadınlarda fizyolojik ve davranışsal tepkileri tetiklemeleri bilinmektedir. Bazı PmR şunlardır: artan yumurtlama ve yumurta döşeme oranı, depolama ve sperm serbest bırakılması, kadın diyetbir değişiklik, ve ikincil kur erkeklere kadın alıcılık bir azalma^1,2. Böcekler insan sağlığından (ölümcül hastalıklar için vektörler olarak) tarıma (böcekler zararlı olabilir, ancak tozlaşma ve toprak kalitesi için kritik tir) gibi birçok önemli toplumsal sorunları etkilediğinden, böcek üremesinin anlaşılması önemli bir araştırma alanıdır. AGs ve PPS çalışma model organizma Drosophila melanogaster ile önemli ölçüde ilerletilmiştir. Bu çalışmalar, Hastalık vektörü Aedes aegypti^3,4ve diğer böcekler 1 gibi diğer türlerde çalışmayı etkileyen, PMR oluştururken ürettikleri AG’lerin ve bazı bireysel proteinlerin rolünü vurgulamıştır. ^,5. Ayrıca, AGs meni sıvısı bileşenleri salgılar gibi^1,6 genellikle memeli prostat bezi ve seminal vezikül fonksiyonel analog olarak düşünülmektedir. Bu fonksiyon benzerliği iki doku tipi arasındaki moleküler benzerlikler ile birlikte, AGs sinekler prostat bezi için bir model yaptık⁷.

Drosophila erkek içinde, aksesuar bezleri iki loblar vardır. Her lob merkezi bir lümen çevreleyen salgı hücrelerinin bir monolayer oluşan bir kese benzeri bir yapı olarak görülebilir, ve düz kaslar tarafından sarılmış. Yukarıda belirtildiği gibi, bu bezi oluşturan iki morfolojik, gelişimsel ve işlevsel olarak farklı salgı hücre tipleri vardır: poligonal şekilli ana hücreler (hücrelerin ~% 96’sını oluşturan) ve daha büyük, yuvarlak ikincil hücreler (SC) (oluşturan hücrelerin kalan% 4, ya da lob başına yaklaşık 40 hücre). Her iki hücre türünün de PMR’yi ikna etmek ve korumak için farklı AcP kümeleri ürettiği gösterilmiştir. Bugüne kadar elde edilen verilerin çoğu PMR karakteristik davranışlarının çoğunu tetikleyen tek bir proteinin rolünü vurgulamaktadır. Bu protein, cinsiyet peptid, ana hücreleri tarafından salgılanan küçük, 36 amino asit peptid^8,9,10. Seks peptid PMR önemli bir rol oynamak gibi görünse de, diğer AcPs, hem ana hem de ikincil hücreler tarafından üretilen, ayrıca PMR çeşitli yönlerini etkilediği gösterilmiştir^{11,12,13,14 ,15,16,17}. Örneğin, mevcut bilgidayanarak, SCs, ürettikleri proteinler aracılığıyla, ilk gün¹⁸sonra SP sinyal sürekliliği için gerekli gibi görünüyor.

SCs nadir göz önüne alındığında (erkek başına sadece 80 hücre), bu hücreler ve ürettikleri proteinler hakkında tüm bilgi genetik ve aday yaklaşımlar geliyor. Şimdiye kadar, genlerin sadece nispeten küçük bir liste SC özgü olduğu gösterilmiştir. Bu liste homeodomain protein Defective proventriculus içerir (Dve)¹⁹, lncRNA MSA²⁰, Rab6, 7, 11 ve 19²¹, CG1656 ve CG17575^{11, 15,21} ve homeobox transkripsiyon faktörü Abdominal-B (Abd-B)¹⁸. Daha önce, ikincil hücrelerde Abd-B ve lncRNA MSA ifadesiiçin bir mutant eksikliği göstermiştir ~10 gün sadece bir gün¹² PMR süresini kısaltır ^{, 18.000 , 20}. Bu fenotip kadın üreme sisteminde SP uygunsuz depolama neden gibi görünüyor^12,18,20. Hücresel düzeyde, Bu mutant ikincil hücreler anormal morfoloji sevesi, karakteristik vakuol benzeri yapıları kaybetme^18,20,21. Bu mutant hattı kullanarak, daha önce ya vahşi tip veya mutant aksesuar bezleri¹²tüm AGs transkripsiyonel profilleri karşılaştırarak SC fonksiyonu dahil genleri tanımlamak için çalıştı. Ayrıca, diğer laboratuvarlar SC numarası, morfolojisi ve vakuolar içerik erkek diyet, çiftleme durumu ve yaş^21,25,26bağlıdır gösterdi .

Bu yaklaşımlar kullanılarak olumlu ilerleme kaydedilen rağmen, tam bir SC transkripsiyonu elde edilemedi. Bu organdaki bu hücrelerin nadirliği, yabani tip hücrelerden daha da ilerlemesini zorlaştırdı. Gen ekspresyonunu test etmek için, belirli çevresel uyaranlardan sonra bu hücrelerdeki değişiklikler daha da zor olacaktır. Böylece, farklı genetik arka planlar ve çevre koşulları altında gerçekleştirmek için yeterince hızlı ve basit olan SC RNA’yı izole etmek ve arındırmak için bir yönteme ihtiyaç duyuldu.

Hem Abd-B ve MSA genleri Drosophila Bithorax Kompleksi belirli bir 1.1 kb arttırıcı gerektirir (D1 arttırıcı denir) SCs kendi ifade için^18,20. Bu artırıcı daha önce bir GAL4 sürücüsü oluşturmak için kullanılmıştır, bir UAS-GFPile ilişkili olduğunda , Özellikle SCs güçlü GFP ifade sürücü yapabiliyor. Böylece, bu hücreleri hem vahşi tipten hem de iab-6^cocuD1 AĞ’larından ayırmak için bir FACS protokolünün temeli olarak bu satırı kullandık). iab-6^cocuD1 mutant SC’leri farklı bir hücresel morfoloji sergilediklerinden, bu protokolün çok farklı koşullar altında bu nadir hücre tipinden transkripsiyonlarının belirlenmesi için hücreleri izole etmek için kullanılabileceğini gösteriyoruz.